science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Nieuwe methode om balkspiraalstelsels te bestuderen

(Linksboven) De verdeling van sterren (psudocolor) en gas (contourlijnen) voor twee balkspiraalstelsels in deze studie, NGC 2903 en NGC 4303. (Linksonder) De snelheid van het gas in de sterrenstelsels. Blauw geeft beweging naar de kijker aan; rood geeft beweging weg van de kijker. (Rechts) De Nobeyama 45-m Radio Telescoop gebruikt voor het COMING (CO Multi-line Imaging of Near Galaxies) onderzoek. Credit:linksboven pseudokleurafbeeldingen:2MASS J-band, Jarret et al. 2003, contour en afbeeldingen linksonder:COMING-project; Rechts:Dragan Salak

Analyse van gasbewegingen in 20 nabije spiraalstelsels heeft een duidelijk verschil aangetoond tussen sterrenstelsels met balkjes en sterrenstelsels zonder balkjes. Dit suggereert dat reeds beschikbare gegevens over gasbeweging kunnen worden gebruikt om staven in spiraalstelsels te bestuderen, zelfs bij afwezigheid van beeldgegevens met hoge resolutie.

In spiraalstelsels, een grote schijf van sterren en gas draait rond een centrale uitstulping. Spiraalstelsels ontlenen hun naam aan heldere wervelingen (spiraalarmen) in de schijf waar sterren dichter geconcentreerd zijn. Er zijn veel verschillende soorten spiralen waargenomen, waaronder enkele met rechte secties die bekend staan ​​​​als staven.

Maar een galactische schijf is geen vast object. Verschillende delen van de schijf draaien met verschillende snelheden, vergelijkbaar met de wolken in een tyfoon of zeepsop dat rond een afvoer draait. In feite, de beweging in een galactische schijf is niet beperkt tot pure cirkelvormige rotatie, delen die radiaal naar of weg van het centrum bewegen, kunnen ook worden waargenomen.

Om beweging binnen de schijf beter te begrijpen, een team onder leiding van Dragan Salak (destijds een assistent-professor aan de Kwansei Gakuin University en nu een postdoctoraal onderzoeker aan de University of Tsukuba) analyseerde de gasbeweging in de schijven voor een monster van 20 nabijgelegen spiraalstelsels, inclusief zeven balkspiralen. Ze vonden een duidelijk verschil tussen de kinematica van balkloze en niet-versperde sterrenstelsels. Niet-versperde spiraalstelsels vertonen op alle locaties zeer weinig radiale beweging. In tegenstelling tot, balkspiralen hebben gemiddeld 1,5-2 keer meer radiale beweging dan niet-balken spiralen tot aan het einde van de balk, maar voorbij het einde van de maat is de beweging bijna cirkelvormig. Dit resultaat komt overeen met theoretische modellen waarbij de staafstructuur helpt om gas naar het centrum van de melkweg te kanaliseren. Het team ontdekte dat de straal waar de beweging naar het midden stopt, nauw verband houdt met de lengte van de staaf, variërend van 0,8 tot 1,6 keer de lengte. Dit suggereert dat het gebruik van de gasbeweging als een proxy voor de balk onderzoekers in staat zou kunnen stellen een bescheiden resolutie te gebruiken, breedveldsnelheidsgegevens die gemakkelijker beschikbaar zijn dan beeldgegevens met een hoge resolutie. Bijvoorbeeld, deze studie maakte gebruik van het COMING-onderzoek van gaseigenschappen in nabijgelegen sterrenstelsels van de Nobeyama 45-m Radio Telescope in Japan.

Door vervolgens de eigenschappen van de staaf te correleren met de eigenschappen van het gaststelsel, het team ontdekte dat staven in massievere sterrenstelsels meestal groter zijn en langzamer roteren. Dit komt overeen met simulaties waarbij massievere sterrenstelsels meer materiaal leveren voor de staven om te groeien, maar de massa van de melkweg oefent een koppel uit dat de rotatie van de staaf vertraagt.

Deze resultaten verschenen als Salak et al. "CO Multi-line Imaging van nabijgelegen sterrenstelsels (COMING). VII. Fourier-decompositie van moleculaire gassnelheidsvelden en staafpatroonsnelheid" in december 2019 in Publicaties van de Astronomical Society of Japan .