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La pubblicazione di una nuova mappa dell’intero cielo dell’estremità più esterna della Via Lattea – potrebbe offrire un nuovo test delle teorie sulla materia oscura

Gli astronomi hanno rilasciato una nuova mappa di tutto il cielo per la parte più lontana della nostra galassia, la Via Lattea. Fonte: NASA / JPL-Caltech / NSF / R. Hurt

Il momento clou del nuovo schema è il risveglio delle stelle, che è guidato da una piccola galassia con cui scontrarsi via Lattea. La mappa potrebbe anche offrire un nuovo test delle teorie sulla materia oscura.

Astronomi che utilizzano dati da NASA I telescopi dell’Agenzia spaziale europea (ESA) hanno rilasciato una nuova mappa dell’intero cielo per la regione più lontana della nostra galassia. Questa regione, nota come alone galattico, si trova al di fuori dei bracci a spirale a spirale che compongono il disco centrale noto come Via Lattea ed è scarsamente popolata. Sebbene l’aura possa sembrare per lo più vuota, si prevede che contenga anche un enorme serbatoio di materia oscura, una sostanza misteriosa e invisibile che si ritiene costituisca la maggior parte della massa nell’universo.

I dati per la nuova mappa provengono dalla missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea dell’ESA e dal Near Earth Object Wide Infrared Survey Explorer della NASA, o NEOWISE, che ha operato dal 2009 al 2013 con il titolo WISE. Lo studio utilizza i dati raccolti dal veicolo spaziale tra il 2009 e il 2018.

Questa visualizzazione mostra il disco centrale della Via Lattea e una galassia vicina più piccola chiamata Grande Nube di Magellano. Nuova mappa stellare per tutto il cielo Traccia le posizioni delle stelle nelle regioni esterne della Via Lattea (conosciuta come l’alone della galassia), da circa 200.000 anni luce a 325.000 anni luce dal centro della Via Lattea. Credito: NASA /Laboratorio di propulsione a getto-Caltech / NSF / R. Garavito Camargo e J. Bisla

La nuova mappa rivela come una piccola galassia chiamata Large Magellanic Cloud (LMC) – così chiamata perché è la più grande delle due galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea – ha navigato attraverso l’alone della Via Lattea come una nave attraverso l’acqua, creando la sua gravità tirare quel risveglio nelle stelle dietro di lui. LMC si trova a circa 160.000 anni luce dalla Terra ed è meno di un quarto della massa della Via Lattea.

Sebbene le parti interne dell’aura siano impostate a un livello elevato di SaluteQuesta è la prima mappa a fornire un’immagine simile delle regioni esterne dell’alone, dove è stata trovata la vigilanza – da circa 200.000 anni luce a 325.000 anni luce dal centro galattico. Studi precedenti hanno indicato la presenza di veglia, ma l’intera mappa del cielo conferma la sua esistenza e fornisce un resoconto dettagliato della sua forma, dimensione e posizione.

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Questo disturbo nell’aura offre anche agli astronomi l’opportunità di studiare qualcosa che non possono osservare direttamente: la materia oscura. Sebbene non emetta, rifletta o assorba la luce, l’effetto gravitazionale della materia oscura è stato osservato in tutto l’universo. Si pensa che crei scaffold su cui sono costruite le galassie, in modo che senza di loro le galassie si allontanerebbero mentre ruotano. Si stima che la materia oscura sia cinque volte più comune nell’universo di tutta la materia che emette e / o interagisce con la luce, dalle stelle ai pianeti alle nuvole di gas.

Sebbene ci siano molte teorie sulla natura della materia oscura, tutte indicano che deve essere presente nell’alone della Via Lattea. Se è così, allora mentre l’LMC naviga attraverso questa regione, dovrebbe lasciare anche una scia di materia oscura. Si ritiene che il risveglio osservato nella nuova mappa stellare sia il contorno di questo risveglio della materia oscura; Le stelle sono come foglie sulla superficie di questo oceano invisibile, che cambiano posizione con la materia oscura.

L’interazione tra la materia oscura e la Grande Nube di Magellano ha importanti implicazioni per la nostra galassia. Mentre l’LMC orbita attorno alla Via Lattea, la gravità della materia oscura attira e rallenta l’LMC. Ciò farà sì che l’orbita della galassia nana diventi sempre più piccola, fino a quando la galassia finalmente si scontrerà con la Via Lattea in circa 2 miliardi di anni. Questi tipi di fusioni potrebbero essere uno dei principali motori della crescita di enormi galassie in tutto l’universo. In effetti, gli astronomi ritengono che la Via Lattea si sia fusa con un’altra piccola galassia circa 10 miliardi di anni fa.

“Questo sequestro dell’energia di una galassia più piccola non è solo la ragione per la fusione di LMC con la Via Lattea, ma anche la ragione per Tutti “Le fusioni galattiche avvengono”, ha detto Rohan Naidoo, uno studente di dottorato in astronomia all’Università di Harvard e coautore del nuovo articolo. “La spinta nella nostra mappa è una conferma davvero interessante che la nostra immagine di base di come le galassie si uniscono al loro posto!”

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Rara opportunità

Gli autori del documento ritengono inoltre che la nuova mappa, insieme a dati aggiuntivi e analisi teoriche, possa fornire un test di varie teorie sulla natura della materia oscura, ad esempio se è composta da particelle, come la materia ordinaria, e quali sono le loro le proprietà sono. Queste particelle.

“Potete immaginare che la vigilanza dietro la barca sarebbe diversa se la barca stesse navigando nell’acqua o attraverso il miele”, ha detto Charlie Conroy, professore all’Università di Harvard e astronomo del Center for Astrophysics. Harvard e lo Smithsonian, coautore dello studio. “In questo caso, le proprietà della veglia sono determinate dalla teoria della materia oscura che applichiamo”.

Conroy ha guidato il team che ha mappato le posizioni di oltre 1.300 stelle nell’aura. La sfida è nata nel tentativo di misurare la distanza esatta dalla Terra a una grande frazione di quelle stelle: spesso è impossibile dire se una stella è debole e vicina o luminosa e lontana. Il team ha utilizzato i dati della missione Gaia dell’ESA, che fornisce la posizione di molte stelle nel cielo ma non può misurare le distanze dalle stelle nelle regioni esterne della Via Lattea.

Dopo aver identificato le stelle molto probabilmente nella corona (perché non erano chiaramente presenti nella nostra galassia o LMC), il team ha cercato stelle appartenenti a una classe di stelle giganti con una “firma” luminosa specifica che poteva essere rilevata da NEOWISE. Conoscere le caratteristiche di base delle stelle scelte ha permesso al team di conoscere la loro distanza dalla Terra e di creare la nuova mappa. Traccia una regione a partire da circa 200.000 anni luce dal centro della Via Lattea, o intorno al punto in cui si prevedeva l’inizio dell’attività LMC, e si estende per circa 125.000 anni luce oltre.

Conroy ei suoi colleghi sono stati l’ispirazione per la ricerca del risveglio LMC dopo aver appreso di un team di astrofisici presso l’Università dell’Arizona a Tucson che realizza modelli informatici che prevedono quale dovrebbe essere la materia oscura nell’aura galattica. I due gruppi hanno lavorato insieme al nuovo studio.

Un modello del team dell’Arizona, incluso nel nuovo studio, ha previsto la struttura complessiva e la posizione specifica del risveglio stellare rivelato nella nuova mappa. Una volta che i dati confermano che il modello era corretto, il team può confermare ciò che anche altre indagini hanno indicato: è probabile che LMC si trovi nella sua prima orbita attorno alla Via Lattea. Se la galassia più piccola avesse già fatto più orbite, la forma e la posizione del risveglio sarebbero significativamente diverse da quanto osservato. Gli astronomi ritengono che LMC si sia formato nello stesso ambiente della Via Lattea e di un’altra galassia vicina, M31, e che sia sul punto di completare la prima lunga orbita attorno alla nostra galassia (circa 13 miliardi di anni). La sua prossima orbita sarà molto più breve a causa della sua interazione con la Via Lattea.

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“Confermare la nostra previsione teorica con i dati osservativi ci dice che la nostra comprensione dell’interazione tra queste due galassie, compresa la materia oscura, è sulla strada giusta”, ha detto Nicholas Garavito-Camargo, dottorando in astronomia dell’Università dell’Arizona. Il modulo utilizzato nel documento.

La nuova mappa offre inoltre agli astronomi una rara opportunità di testare le proprietà della materia oscura (acqua o miele) nella nostra galassia. Nel nuovo studio, Garavito-Camargo e colleghi hanno utilizzato una comune teoria della materia oscura chiamata materia oscura fredda che si adatta relativamente bene alla mappa stellare osservata. Il team dell’Università dell’Arizona sta ora eseguendo simulazioni che utilizzano diverse teorie sulla materia oscura per vedere quale corrisponde meglio al risveglio osservato nelle stelle.

“È un insieme speciale di circostanze che si sono riunite per creare questo scenario che ci permette di testare le nostre teorie sulla materia oscura”, ha detto Jortina Bisla, coautrice dello studio e assistente professore presso l’Università dell’Arizona. “Ma possiamo realizzare questo test solo combinando questa nuova mappa con la simulazione della materia oscura che abbiamo costruito”.

La sonda spaziale WISE è stata lanciata nel 2009 ed è stata messa in letargo nel 2011 dopo aver completato la sua missione principale. Nel settembre 2013, la NASA ha riattivato il veicolo spaziale con l’obiettivo principale di rilevare oggetti vicini alla Terra, o NEO, e la missione e il veicolo spaziale sono stati ribattezzati NEOWISE. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California gestisce e gestisce WISE per il Science Mission Directorate della NASA. La missione è stata selezionata in modo competitivo nell’ambito del Programma esploratori della NASA gestito dal Goddard Space Flight Center dell’agenzia a Greenbelt, nel Maryland. NEOWISE è un progetto del Jet Propulsion Laboratory (JPL), una divisione del California Institute of Technology e dell’Università dell’Arizona, con il supporto del Planetary Defense Coordination Office della NASA.