Milchstraße-Knochenjäger drehen riesige neue Prämie hoch

Das Skelett der Milchstraße rückt in den Fokus: Eine Gruppe von Forschern grub kürzlich einen Cache-Galaktischen "Knochen" mit einer Methode, die Schlüsselfragen zu diesen Objekten beantworten konnte.

Galaktische "Knochen" sind lange, kalte, dichte Gasfäden, die durch das Zentrum der Spiralarme der Milchstraße entdeckt wurden. Aber viele andere Filamente wurden auch in den Rändern der galaktischen Arme oder zwischen ihnen gefunden, was Fragen darüber aufwarf, wo diese Merkmale sich bilden.

Das neue Papier berichtet über die Identifizierung von 54 galaktischen Filamenten, von denen neun zuvor identifiziert wurden. Dies ist die erste Zählung eines großen Teils der Galaxie, so die Autoren der neuen Arbeit. Das Team verwendete einen Computeralgorithmus, um die Filamente zu identifizieren (frühere Untersuchungen haben nach diesen Filamenten "nach dem Auge" gesucht). Die Autoren sagen, dass die Methode ihnen helfen kann, Fragen zur Entstehung der Filamente zu beantworten, wie sie das Wachstum und die Entwicklung der Galaxie beeinflussen und was mit ihnen im Laufe der Zeit geschieht. [Fotos: Atemberaubende Fotos unserer Milchstraße]

Nessie finden

2012 gab eine Gruppe von Wissenschaftlern des Harvard Smithsonian Zentrums für Astrophysik (CfA) bekannt, dass ein kalter, dichter Gasfaden namens "Nessie" gerade durch das Zentrum eines der vier Hauptspiralenarme der Milchstraße strich. Die Arme bestehen aus einer spärlicheren Ansammlung von Gas, Staub, Sternen und anderen kosmischen Objekten (die vielleicht mehr "Fleisch" als die Knochen sein könnten). Nessie, die mindestens 260 Lichtjahre lang ist, war den Wissenschaftlern bereits bekannt, aber niemand erkannte ihre offensichtliche Verbindung zum Spiralarm.

Die Entdeckung warf Fragen über Nessies Bildung auf: Könnte das Gravitationsgewicht des Arms diesen "Knochen" geformt haben? Hat die gesamte Galaxie ein Skelett durchquert? Seit dieser Entdeckung haben einige andere Studien eine Handvoll anderer Filamente identifiziert; während einige scheinen, bestimmte Verbindungen mit der Struktur der Galaxie zu haben, liegen einige zwischen den Armen.

Das Problem mit dem Versuch, Fragen über die galaktische Knochenbildung zu beantworten, ist, dass es nicht genügend Fäden für eine umfassende Studie gegeben hat, so Ke Wang, ein Astronom der Europäischen Südsternwarte und Hauptautor der neuen Studie.

Mit nur einer kleinen zu untersuchenden Knochenprobe ist es schwierig herauszufinden, ob eine bestimmte Eigenschaft für ein Filament oder eine Eigenschaft von Filamenten im Allgemeinen einzigartig ist. Die neue Studie betont weiter, dass es tatsächlich eine enorme Vielfalt unter diesen Filamenten gibt, und nicht nur ihre Position in der Galaxie, sagte Wang zu ProfoundSpace.org. Das neue Papier identifiziert auch Filamente, die wie der Buchstabe C geformt sind, einige wie der Buchstabe S, andere wie der Buchstabe L, und wieder andere wie der Buchstabe X. Außerdem waren einige dieser Filamente "wackeln" und "verdrehen". Sagte Wang.

Um eine charakteristische Untersuchung der galaktischen Filamente durchzuführen, machten sich Wang und seine Kollegen daran, die erste großangelegte Zählung der Galaxie zu vervollständigen und so viele dieser Merkmale wie möglich zu identifizieren.

Das Team baute ein Computerprogramm auf, das von einem sogenannten "Minimum Tree Spanning" -Algorithmus inspiriert wurde, der bereits in den 1920er Jahren erfunden wurde und heute zur Optimierung von Netzwerken einschließlich Straßen und Wasserleitungssystemen verwendet wird, sagte Wang gegenüber ProfoundSpace.org. Das neue Programm durchsucht einen Datensatz, der einzelne Punkte in der Galaxie identifiziert hat, die das kalte, dichte Gas aufweisen, das die Filamente definiert. Das Programm versucht dann zu zeigen, dass Gruppen dieser Punkte verbunden sind und eine einzelne Struktur bilden.

Diese erste Umfrage verwendete Daten, die mit dem 10 Meter (32,8) Teleskop des Caltech Submillimeter Observatory gesammelt wurden, das fast die Hälfte der galaktischen Ebene abdeckte, sowie Daten des Spitzer Weltraumteleskops, des Wide Field Infrared Survey Explorers (WISE) und des Arizona Radio Observatorium.

Die in dem neuen Papier identifizierten Filamente sind zwischen 10 und 276 Parsec lang, wobei ein Parsec etwa 3,2 Lichtjahre oder etwa 18 Billionen Meilen beträgt - mit anderen Worten, diese Merkmale sind massiv. (Mit 260 Lichtjahren ist Nessie etwa 79 Parsec). Das Team identifizierte 54 in einer Region, die fast die Hälfte der galaktischen Ebene umfasst. In der Arbeit spekulieren die Autoren, dass es etwa 200 Filamente von etwa dieser Größe in der gesamten Galaxie gibt.

"Durch die Enthüllung eines relativ vollständigen (in der gesuchten Region, die etwa die Hälfte der galaktischen Ebene ist) und eine statistisch signifikante Stichprobe sind wir jetzt mit den Statistiken vertraut", sagte Wang in einer E-Mail. "Wir finden, dass sich die meisten großen Filamente entlang der großen Spiralarme konzentrieren, aber nur etwa 30% von ihnen verlaufen entlang der Mitte von Spiralarmen." Wang definiert "Knochen" als diejenigen, die in der Mitte eines galaktischen Arms liegen.

"[Die astrophysikalische Gemeinschaft] ist wirklich am Anfang der Enthüllung der ganzen Population dieser Arten von Filamenten in der gesamten Galaxie", sagte Wang zu ProfoundSpace.org.

Das Skelett bauen

Der neue Cache galaktischer Fäden, den Wang und sein Team identifiziert haben, scheint nur noch mehr Fragen zu diesen kosmischen Objekten zu eröffnen. Während einige frühere Studien gezeigt haben, dass die Knochen bevorzugt innerhalb der galaktischen Arme gefunden werden können, haben andere gezeigt, dass sie sich vorzugsweise außerhalb der Arme bilden, sagte Wang. Aber frühere Studien hatten nur ein paar Filamente zu untersuchen, sagte er. (Er stellte fest, dass verschiedene Studien auch etwas andere Definitionen dafür geliefert haben, was ein galaktisches Filament ausmacht).

Im Moment wissen die Wissenschaftler nicht, wie die Filamente aussehen, warum etwa 30% von ihnen mitten in den galaktischen Armen auftauchen.Wang sagte, Wissenschaftler hätten die Hypothese aufgestellt, dass die Filamente durch die "differentielle Rotation von Materialien in der galaktischen Scheibe", durch Turbulenz im interstellaren Medium, durch Magnetfelder oder durch eine Kombination von Faktoren gebildet werden könnten.

"Mit den bisherigen Beobachtungen, einschließlich der Arbeit von uns und anderen Teams, sind wir gerade dabei, diese Frage zu beantworten", sagte Wang. "Die Gemeinde ist begeistert von diesen großen Filamenten, und es gibt mehr laufende Beobachtungen und theoretische Arbeiten. Ich denke, in ein paar Jahren werden wir vielleicht eine Antwort haben."