science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De circumnucleaire starburst-ring in infrarode ultralichte sterrenstelsels

UGC 5101 is een eigenaardig sterrenstelsel met een enkele kern in een ongestructureerd hoofdlichaam dat een recente interactie en fusie suggereert. Men denkt dat UGC 5101 een actieve galactische kern bevat en een extreem heldere, compacte kern - diep begraven in het gas en stof. Een uitgesproken staart strekt zich diagonaal uit naar de rechterbovenhoek van het frame. Een zwakkere halo van sterren omringt de melkweg en is zichtbaar in de afbeelding, vanwege het vermogen van Hubble om zwak licht te verzamelen en te detecteren. Deze halo is waarschijnlijk een gevolg van de eerdere botsing. UGC 5101 is ongeveer 550 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde. Deze afbeelding maakt deel uit van een grote verzameling van 59 afbeeldingen van samensmeltende sterrenstelsels, gemaakt door de Hubble-ruimtetelescoop en uitgebracht ter gelegenheid van zijn 18e verjaardag op 24 april 2008. CREDITS:NASA, ESA, de Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble-samenwerking, en A. Evans (Universiteit van Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Ultraluminous infrarood sterrenstelsels (ULIRG's), aangedreven door starburst-activiteit en vaak met superzware zwarte gaten die materiaal ophopen in hun kernen, bevatten grote reservoirs van moleculair gas. Dit is te verwachten:Moleculair gas is de grondstof voor nieuwe sterren en bovendien impliceert de aanwezigheid van het infrarode lichtgevende warme stof een overvloed aan moleculair gas. Botsingen van sterrenstelsels veroorzaken vaak stervormingsactiviteit en simulaties onthullen dat wanneer de twee sterrenstelsels samensmelten, hun gas de neiging heeft om naar het nucleaire gebied te vallen, waar het zich ontwikkelt tot een schijf met een straal van ongeveer 1500 lichtjaar. Van veel van dergelijke sterrenstelsels is waargenomen dat ze sterke circumnucleaire starbursts hebben, blijkbaar daardoor. Waarnemingen van het koolmonoxidegas (CO) in ULIRG's, een overvloedige maar lage dichtheid moleculaire soort, hebben inderdaad bewijs gevonden voor circumnucleaire schijven in het brede bereik van snelheden die de gasweergaven, kenmerkend voor roterende schijven. Echter, astronomen weten dat stervorming de aanwezigheid van gas vereist dat 10-100 keer dichter is dan het gas dat wordt getraceerd door CO; ze zijn onzeker over de verdeling van dichter materiaal, en ook de rol die de actieve kern zou kunnen spelen bij het vormen van de schijf.

De onlangs voltooide Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) is 's werelds grootste single-schotel, bestuurbaar, submillimeter-golflengtetelescoop (de diameter is vijftig meter), en is een binationaal project tussen México en de VS. De submillimetergolflengten zijn ideaal voor het bestuderen van de koele, dicht moleculair gas in soorten zoals HCN en CS. CfA-astronoom Giovanni Fazio was lid van een team dat de LMT gebruikte om het dichte moleculaire gas in de circumnucleaire schijf in de ULIRG UGC5101 te bestuderen. De astronomen observeerden negen moleculen en ontdekten dat deze dichte gastracers ook brede snelheidsprofielen vertoonden van ongeveer 800 km/sec, allemaal met de dubbele-piekvorm die kenmerkend is voor het bekijken van een roterende torus die enigszins op de rand staat.

De grote millimetertelescoop Alfonso Serrano (LMT), 's werelds grootste stuurbare millimeter-golflengte-telescoop met één schotel. Astronomen hebben deze nieuwe operationele faciliteit gebruikt om de dichte, stervormend moleculair gas in een torus rond het nucleaire gebied van het ultralichtgevende infraroodstelsel UGC5101, en concluderen dat het gas in Kepleriaanse beweging is met het dichtste materiaal aan de binnenste stralen. Krediet:Alfonso Serrano

Wanneer de rotatie van een schijf wordt gedomineerd door zwaartekrachten, het materiaal beweegt volgens de wetten van Kepler (dezelfde wetten bepalen de banen van planeten) waarbij het binnenste materiaal het snelst in een baan rondloopt - het tegenovergestelde van het gedrag van een roterende stijve schijf. De wetenschappers concluderen dat de circumnucleaire schijf in UGC5101 het gedrag van Kepler volgt, en omdat de verschillende moleculen materiaal met een iets andere dichtheid traceren, kunnen ze de Kepleriaanse snelheid van elke soort gebruiken om de verdeling van de dichtheid over de schijf te modelleren, waarbij de binnengebieden met een hogere dichtheid sneller bewegen. Het nieuwe resultaat, een van de eersten voor de nieuwe LMT, helpt om de structuur van de circumnucleaire starburst-ring in meer detail te modelleren, zijn fusie-evolutie, en zijn wisselwerking met de actieve kern.