אסטרונומים לוכדים פרטים מדהימים על מה שקורה כאשר גלקסיות מתנגשות

נתוני WEAVE מונחת על תמונת טלסקופ החלל ג'יימס ווב של החמישייה של סטפן, עם קווי מתאר ירוקים המציגים נתוני רדיו מטלסקופ הרדיו של מערך התדרים הנמוכים (LOFAR). הצבעים הכתומים והכחולים עוקבים אחר הבהירות של מימן-אלפא המתקבלת עם ה-WEAVE LIFU, שמתחקות אחר המקום שבו הגז הבין-גלקטי מיונן. המשושה מציין את הכיסוי המשוער של תצפיות ה-WEAVE החדשות על המערכת, שרוחבה 36 ק"מ (דומה בגודלה לגלקסיה שלנו, שביל החלב). (קרדיט: אוניברסיטת הרטפורדשייר)

לונדון -תאונות דרכים מייצרות בומים חזקים, אבל זה כלום בהשוואה לגלי ההלם כאשר שתי גלקסיות מתנגשות. זה בדיוק מה שקרה כשהגלקסיה NGC 7318b נסעהשני מיליון מייל לשעה, התנפץ לגלקסיה אחרת.

הסצנה המהפנטת נלכדה הודות לאחד מכדור הארץ. התקרית התרחשה בחמישיית סטפן, קבוצה של חמש גלקסיות שזוהתה לראשונה לפני 150 שנה. היא פועלת כצומת דרכים גלקטית שבה גלקסיות נתקלות זו בזו ומשאירות אחריהן ערימות של פסולת. במקרה זה, ההתרסקות הקוסמית יצרה זעזוע חזק הדומה לבום קולי ממטוס סילון.

מדענים הבחינו בהתרסקות הגלקטית דרך החמישייה של סטפן באמצעות ספקטרוגרף שדה רחב של טלסקופ ויליאם הרשל (William Herschel Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) בלה פלמה, ספרד. הם רשמו את התצפיות שלהם במחקר שפורסם ב-הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.

תצפיות רדיו של החמישייה של סטפן בתדרים שונים, שצולמו על ידי מערך התדרים הנמוכים (LOFAR) והמערך הגדול מאוד (VLA). הצבעים האדומים מצביעים על פליטת רדיו חזקה המגיעה מחזית ההלם, כמו גם מכמה מהגלקסיות בקבוצה ומחוצה לה. (קרדיט: אוניברסיטת הרטפורדשייר)

"מאז גילויה ב-1877, החמישייה של סטפן כבשה את האסטרונומים, מכיוון שהיא מייצגת צומת דרכים גלקטית שבה עברהשאירו מאחור שדה מורכב של פסולת", אומרת ד"ר מרינה ארנאודובה, עמיתת מחקר בתר-דוקטורט באוניברסיטת הרטפורדשייר והמחברת הראשית של המחקר, בהודעה לתקשורת. "פעילות דינאמית בקבוצת הגלקסיות הזו התעוררה מחדש על ידי גלקסיה שמתנפצת דרכה במהירות מדהימה של למעלה מ-2 מיליון קמ"ש (3.2 מיליון קמ"ש), מה שמוביל לזעזוע חזק מאוד, בדומה לבום קולי של מטוס קרב. ."

אסטרונומים אומרים שההלם מההתנגשות עבר דרך אזורים של גז קר, שם הוא נע במהירויות היפרסוניות. לשם השוואה, הוא נע פי כמה מהר יותר ממהירות הקול כאשר עבר דרך החמישייה של סטפן. מהירותו של גל ההלם הייתה חזקה מספיק כדי להסיר אלקטרונים מאטומים, וכתוצאה מכך שובל זוהר של גז טעון - שנלכד על ידי WEAVE.

בעוד הנע במהירות דרך גז קר, הוא האט ונחלש כשבא במגע עם גזים חמים. הגזים החמים יותר דחסו את גל ההלם המוחלש, שנראה באמצעות גלי רדיו מטלסקופי רדיו כגון מערך התדרים הנמוכים.

WEAVE הוא מכשיר מיפוי חזק ומהיר במיוחד המחובר לטלסקופ ויליאם הרשל. הוא בוחן את הרכב הכוכבים והגז ב. זה היה אפשרי הודות לספקטרוסקופ, שמראה את האלמנטים היוצרים כוכבים באמצעות דפוס בסגנון ברקוד בתוך ספקטרום צבעים המרכיב את האור.

יחד עם הממצאים הנוכחיים, אסטרונומים מקווים ש-WEAVE תחשוף מידע נוסף על אופן יצירת הגלקסיה, ויקדם את הבנתנו את היקום.

"אני נרגש לראות שהנתונים שנאספו באור הראשון של WEAVE כבר מספקים תוצאה בעלת השפעה גבוהה, ואני בטוח שזו רק דוגמה מוקדמת לסוגי התגליות שיתאפשרו עם WEAVE על הוויליאם טלסקופ הרשל בשנים הקרובות", אומר ד"ר מארק בלסלס, מנהל קבוצת הטלסקופים אייזק ניוטון.

סיכום נייר

מֵתוֹדוֹלוֹגִיָה

החוקרים ערכו ניתוח מקיף של חזית ההלם בחמישייה של סטפן, תוך שימוש בספקטרוסקופיה שדה אינטגרלית עם מכשיר ה-WEAVE-LIFU בטלסקופ ויליאם הרשל. מכשיר זה סיפק נתונים מרחביים וספקטרליים ברזולוציה גבוהה של אזור ההלם.

בנוסף, הם שילבו נתונים ארכיוניים וריבוי גלים חדשים, כולל תצפיות רדיו, אופטיות ואינפרא אדום, כדי ליצור תמונה מפורטת של הדינמיקה והמאפיינים של הגז והאבק. נעשה שימוש בשיטות התאמה ספקטרלית הכוללות מספר רכיבים גאוסים כדי לפרש קווי פליטה, מה שמאפשר לצוות לאפיין תכונות גז כמו טמפרטורה, צפיפות ותנועה. טכניקות כגון הפחתה של Balmer ואבחון יחס פליטה-קו הופעלו כדי להעריך את הכחדת האבק וצפיפות האלקטרונים.

מַפְתֵחַתוצאות

המחקר גילה כי חזית ההלם בחמישייה של סטפן משתרעת על כ-45 קילו-קולפים לשנייה ומראה אינטראקציות מורכבות בין שלבי גז מרובים. תצפיות מצביעות על כך שההלם הוא היפרסוני בגז קר אך חלש יחסית בפלזמה חמה, מה שמשפיע על יעילותו בהאצת החלקיקים ויצירת פליטת סינכרוטרונים.

החוקרים מצאו פליטה משמעותית ממימן מולקולרי חם, השולט על פליטת קרני רנטגן, מה שמרמז כי זעזועים מפזרים אנרגיה ביעילות באמצעות תהליכים מולקולריים. אזורי הכחדה גבוהים מתואמים עם היווצרות כוכבים פעילים, בעוד שאזורי ההלם כנראה פינו אבק וחומרים אחרים, וחושפים מפל אנרגיה סוער על פני כל שלבי הגזים.

לִלמוֹדמגבלות

הרזולוציה המרחבית והספקטרלית של המחקר, למרות שהיא מתקדמת, הגבילה את היכולת לפרק תשתיות מסוימות באזור ההלם. המחברים הכירו בקשיים בהשגת מדידות טמפרטורה מדויקות עבור גז חם עקב היעדר זיהוי ישיר של קווי פליטה מסוימים (למשל, [OIII] λ4363). בנוסף, חלק מהניתוחים הסתמכו על ספקטרום מוערם, אשר עשוי לטשטש וריאציות מרחביות. אי ודאות בהישרדות גרגרי אבק ומנגנוני יצירת גזים מולקולריים באזורי ההלם מדגישים גם פערים בהבנה הדורשים חקירה נוספת.

דיון והנחות

מחקר זה מדגיש את המורכבות של תהליכים הנגרמים בהלם בקבוצות גלקסיות המקיימות אינטראקציה כמו החמישייה של סטפן. הממצאים מדגישים את תפקידם של זעזועים בהנעת פיזור אנרגיה באמצעות פליטה מולקולרית, תהליך שעשוי להשפיע על היווצרות כוכבים ועל התפתחות הגלקסיות.

המחקר מקדם את ההבנה כיצד התנגשויות גלקסיות מעצבות מחדש את התקשורת הבין-כוכבית והבין-גלקטית על ידי הפשטת גז, יצירת זעזועים ושינוי שפע כימיים. תצפיות ספקטרוסקופיות עתידיות ברזולוציה גבוהה, במיוחד עם מכשירים כמו JWST, יכולות לחדד את התוצאות הללו ולחקור שאלות ללא מענה לגבי התנהגות אבק וגזים בסביבות קיצוניות כאלה.

מימון וגילויים

מתקן WEAVE ופעולותיו נתמכו על ידי מערך נרחב של מוסדות ומקורות מימון. המימון העיקרי ניתן על ידי UKRI STFC, אוניברסיטת אוקספורד, NOVA, NWO, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), והשותפים בקבוצת אייזק ניוטון, הכוללים STFC, NWO וספרד (בהנהגת ה-IAC).

ג'וסלין היא עיתונאית מדע מניו יורק שעבודתה הופיעה בין היתר במגזין Discover, Health ו- Live Science. היא בעלת תואר שני במדעים בפסיכולוגיה עם ריכוז במדעי המוח ההתנהגותיים ותואר ראשון במדעי המוח האינטגרטיביים מאוניברסיטת בינגהמטון. ג'וסלין דיווחה על מספר נושאים רפואיים ומדעים, החל מחדשות נגיף הקורונה ועד לממצאים האחרונים בבריאות האישה.