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Aus einer Entfernung von 160.000 Lichtjahren sieht die Große Magellansche Wolke auf den ersten Blick aus wie ein isolierter Abschnitt der Milchstraße, der durch das südliche Dorado in die benachbarte Mensa verläuft.
Ist die Große Magellansche Wolke in der Milchstraße enthalten? Ich glaube nicht, dass es so ist, aber ich bin mir nicht ganz sicher.
Die kurze Antwort ist, dass die Magellanschen Wolken nicht Teil der Milchstraße sind; sie sind Satellitengalaxien der Milchstraße.
Das Bild unten zeigt die Andromeda-Galaxie. Beachten Sie die kleinen zusätzlichen Galaxien, die mit Messier 32 und Messier 110 gekennzeichnet sind. Sie gehören nicht zur Andromeda-Galaxie, sondern sind Satelliten davon. Sie würden wie die Magellanschen Wolken der Andromeda-Galaxie erscheinen. 
Die Milchstraße beginnt bereits, die Magellanschen Wolken zu verdauen, beginnend mit ihren schützenden Halos aus heißem Gas
Massive Galaxien wie unsere Milchstraße gewinnen an Masse, indem sie kleinere Galaxien absorbieren. Die Große Magellansche Wolke und die Kleine Magellansche Wolke sind unregelmäßige Zwerggalaxien, die gravitativ an die Milchstraße gebunden sind. Beide Wolken werden durch die Schwerkraft der Milchstraße verzerrt, und Astronomen glauben, dass die Milchstraße dabei ist, beide Galaxien zu verdauen.
Eine neue Studie sagt, dass der Prozess bereits stattfindet und dass die Milchstraße die Gashalos der Magellanschen Wolken als Vorspeise genießt, wodurch eine Funktion namens Magellanischer Strom entsteht, während sie isst. Es erklärt auch ein 50 Jahre altes Rätsel: Warum ist der Magellan-Strom so massiv?
Seit Milliarden von Jahren umkreisen die Magellanschen Wolken die Milchstraße. Diese Wechselwirkung hat einen massiven Gasstrom erzeugt, den Magellanschen Strom, die dominierende Gasstruktur in der Milchstraße, der sich von den Wolken bis zur Milchstraße über den Himmel erstreckt. Wir können es mit bloßem Auge nicht sehen, aber es ist da.
Aber Wissenschaftler haben sich schwer getan, eine wichtige Frage zu diesem Strom zu beantworten: Warum ist er so massiv?
“Der Stream ist ein 50-Jahres-Puzzle.”
Andrew Fox, Co-Autor, Astronom am STScI
Ein Team von Wissenschaftlern glaubt, die Antwort zu haben. Sie präsentieren ihre Arbeit in einem neuen Artikel mit dem Titel “The Magellanic Corona as the key to the formation of the Magellanic Stream.” Er wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht, und der Hauptautor ist Scott Lucchini, ein Doktorand in der Physikabteilung der UW-Madison.
Der Magellanstrom ist eine Wolke aus Hochgeschwindigkeitsgas, die sich über den Himmel erstreckt. Es erstreckt sich weiter als 100 Grad, von der Großen und Kleinen Magellanschen Wolke durch den Südpol der Milchstraße. Es wurde erstmals 1965 gesehen und seine Geschwindigkeitsmuster waren anders als die der Milchstraße. Zunächst war den Wissenschaftlern nicht klar, dass es überhaupt eine Verbindung zu den Magellanschen Wolken hat. Die Forscher dachten, es sei nur eine Hochgeschwindigkeits-Gaswolke. Hochgeschwindigkeits-Gaswolken sind im Halo der Milchstraße üblich, und tatsächlich kann man sich den Magellanschen Strom als eine Ansammlung dieser Wolken vorstellen.
Eine zentrale Frage rund um den Magellanschen Strom betrifft seine Masse. Sie ist über eine Milliarde Mal massereicher als die Sonne, und Astronomen konnten nicht herausfinden, warum.
“Die bestehenden Modelle der Entstehung des Magellanschen Stroms sind veraltet, weil sie seine Masse nicht erklären können,”, sagt Scott Lucchini, ein Doktorand an der UW-Madison-Physikfakultät, Erstautor der Arbeit.
“Deshalb haben wir eine neue Lösung entwickelt, die hervorragend die Masse des Stroms erklärt, was die dringlichste Frage ist,” fügt hinzu, dass Elena D'Onghia, Professorin für Astronomie an der UW-Madison, die sie betreut hat die Forschung.
Ältere astronomische Modelle zeigten, dass der Magellansche Strom das Ergebnis von Gravitationsfluten und dem Schieben und Ziehen der Galaxien ist. Als sich die Magellanschen Wolken der Milchstraße näherten und ihre Umlaufbahn begannen, zog die Schwerkraft Material direkt aus den Großen und Kleinen Wolken, um den Strom zu bilden. Wie die Autoren in ihrer Arbeit schreiben, “Obwohl seit langem vermutet wurde, dass Gezeitenkräfte und Staudruck-Stripping zur Bildung des Magellanschen Stroms beigetragen haben, waren Modelle nicht in der Lage, seine Ursprünge vollständig zu verstehen.”
Ältere Modelle gingen davon aus, dass das Gas im Strom hauptsächlich aus der Kleinen Magellanschen Wolke stammte, da diese Wolke nicht genug Schwerkraft hatte, um ihr Gas zurückzuhalten. Diese Modelle waren teilweise erfolgreich, da sie die Größe und Form des Magellanschen Stroms vorhersagten. Aber sie konnten die Masse nicht erklären und konnten nur ein Zehntel der Masse des Stroms erklären. Sie konnten auch nicht die fragmentierte Struktur des Stroms erklären und warum Gas aus beiden Wolken im Strom vorhanden war.
Astronomen wissen schon seit einiger Zeit von galaktischen Halos. Eine Galaxie wie die Milchstraße hat einen massiven Halo, der sich weit über ihre Spiralform hinaus erstreckt. Der Halo besteht aus drei Komponenten: dem stellaren Halo, der Gaskorona und dem Halo aus dunkler Materie. Diese Arbeit betrifft die Gaskorona, auch Gashalo genannt.
Die Struktur einer Galaxie wie der Milchstraße. Bildquelle: K Brauer.
Was Astronomen nicht wussten, ist, dass die Magellanschen Wolken groß genug waren, um ihre eigenen Gashöfe zu haben. Das ist eine neue Entdeckung, und die älteren Modelle gehen diesem Wissen voraus. Für D’Onghia und ihr Team machte das den Unterschied. Sie erkannten, dass die Anwesenheit dieser Halos die Entstehung des Magellanschen Stroms dramatisch verändern würde.
Hauptautor Scott Lucchini führte einige neue Computersimulationen des Magellanschen Stroms durch. Er teilte die Entstehung des Streams in zwei Perioden ein.
In der ersten Periode sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke weit von der Milchstraße entfernt, bewegen sich aber gemeinsam durch den Weltraum. Während dieser Zeit entzieht das LMC über Milliarden von Jahren Gas aus dem SMC. Dieses gestohlene Gas würde später zwischen 10 und 20 % des Magellanschen Stroms ausmachen.
Dann kam die zweite Zeitperiode, als die Wolken näher an der Milchstraße waren und begannen, sie zu umkreisen. Während dieser Zeit begann die Milchstraße, Material aus der Gaskorona der Wolken zu ziehen, wodurch der enorme Bogen des Magellanschen Stroms entstand.
“Diese Arbeit definiert unser Verständnis darüber, wie Gas auf die Milchstraße akkretiert und das Reservoir für die zukünftige Sternentstehung bildet, neu.”
Co-Autor Joss Bland-Hawthorn, Direktor, Sydney Institute for Astronomy.
Dieses neue Modell erklärt die Masse des Magellanic Stream viel besser. Aber es geht noch weiter. Es erklärt die filamentähnliche Form des Streams besser und zeigt, wie der Stream hauptsächlich aus dem energiereicheren ionisierten Gas besteht und nicht aus nicht ionisiertem.
Vielleicht noch wichtiger, es erklärt den Mangel an Stars im Stream. Da das Material, aus dem der Strom besteht, aus der Gaskorona und nicht aus dem Hauptkörper der Magellanschen Wolken selbst stammt, gibt es keine Sterne. Diese Simulationsergebnisse stimmen auch mit einigen früheren Untersuchungen überein, die zeigen, dass das Material im Leitarm des Magellanic Streams überwiegend aus der Small Magellanic Cloud stammt. Dieses Material wäre in der ersten Phase vom LMC aus dem SMC und dann in den Leading Arm übernommen worden.
Dies ist ein Mosaikbild einer Randansicht der Milchstraße mit Blick auf die zentrale Ausbuchtung. Darauf überlagert sind rosafarbene Radioteleskopbilder des gestreckten, bogenförmigen Magellanschen Stroms unterhalb der Galaxieebene und des zerfetzten, fragmentierten Leitenden Arms, der die Ebene der Galaxie kreuzt und sich darüber erstreckt. Diese Gaswolken werden gravitativ wie Toffee von den Kleinen und Großen Magellanschen Wolken – Satellitengalaxien unserer Milchstraße – auseinandergezogen, die als helle Klumpen im Gas erscheinen. Die Quelle des bandartigen Magellanschen Stroms wurde vor etwa fünf Jahren vom NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble entdeckt, und es wurde festgestellt, dass sie aus beiden Magellanschen Wolken stammt. Die Quelle des führenden Arms blieb jedoch ein Rätsel. Das Team stellte fest, dass das Gas mit dem Inhalt der Kleinen Magellanschen Wolke übereinstimmt. Bildquelle: NASA, ESA, A. Fox (STScI), D. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF und A. Mellinger, Leiden-Argentine-Bonn (LAB) Survey, Parkes Observatory, Westerbork Observatory, Arecibo Observatory, und A. Feld (STScI)
“Der Stream ist ein 50-Jahres-Puzzle,”, sagt Andrew Fox, einer der Co-Autoren der Studie und Astronom am Space Telescope Science Institute, das das Hubble-Weltraumteleskop betreibt. “Wir hatten nie eine gute Erklärung, woher es kam. Das wirklich Spannende ist, dass wir uns jetzt einer Erklärung nähern.”
Die Arbeit endet hier jedoch nicht. Nachdem Simulationen nun zu einer möglichen Erklärung für die Masse des Magellanschen Stroms gelangt sind, kann diese mit Beobachtungen getestet werden. Wenn die Magellanschen Wolken von einer Gaskorona umgeben sind, sollte das Hubble-Weltraumteleskop die verräterischen Anzeichen dafür sehen können. Es tut dies, indem es UV-Licht von Hintergrundquasaren beobachtet.
“Die Magellansche Korona wird durch Absorption in hochionisierten Zuständen von Kohlenstoff und Silizium (C IV und Si IV) in den ultravioletten Spektren von Hintergrundquasaren, die in der Nähe des LMC am Himmel liegen, eindeutig beobachtbar sein, ” die Autoren in ihrer Arbeit . Sie fügen hinzu, dass “…Hintergrund-Quasar-Sichtlinien die Chance für eindeutige Entdeckungen der Magellanschen Korona bieten, da sie nicht durch das interstellare Material des LMC kontaminiert sind.”
Tatsächlich haben einige Beobachtungen bereits auf das Vorhandensein einer die Wolken umgebenden Korona hingewiesen. Mit einer klareren Vorstellung davon, wonach wir suchen müssen, um die Existenz der Korona zu testen, sollten wir in naher Zukunft ein vollständigeres Bild der Milchstraße und ihrer galaktischen Umgebung erhalten.
“Diese Arbeit definiert unser Verständnis der Akkretion von Gas auf der Milchstraße neu und bildet das Reservoir für die zukünftige Sternentstehung,”, sagt Joss Bland-Hawthorn, Mitautor des Artikels und Direktor des Sydney Institute for Astronomy in Australien .
Astronomie-Bild des Tages
Entdecke den Kosmos! Jeden Tag zeigen wir ein anderes Bild oder Foto unseres faszinierenden Universums zusammen mit einer kurzen Erklärung eines professionellen Astronomen.
18. September 1995
Die große Magellan-Wolke
Anerkennung: Foto von Platten, die mit dem UK-Schmidt-Teleskop aufgenommen wurden. Farbfotografie von David Malin.
Urheberrechte ©: Anglo-Australian Telescope Board
Erläuterung: Magellan und seine Crew hatten während ihrer berühmten Reise um die Welt viel Zeit, den südlichen Himmel zu studieren. Infolgedessen sind zwei unscharfe wolkenartige Objekte, die sich zwischen den südlichen Sternbildern Doradus und Tucana befinden, heute als Magellan-Wolken bekannt. Die Magellanschen Wolken sind kleine unregelmäßige Galaxien, Satelliten unserer größeren Spiralgalaxie der Milchstraße. Die oben abgebildete Große Magellansche Wolke (LMC) ist mit einer Entfernung von etwa 180.000 Lichtjahren die unserer Milchstraße am nächsten liegende Galaxie. Die Magellanschen Wolken sind mit der Milchstraße durch einen Strom aus kaltem Wasserstoffgas verbunden, dessen Ursprung noch umstritten ist. Ein ungewöhnlicher Effekt namens Gravitationslinseneffekt wurde kürzlich bei einigen LMC-Sternen entdeckt, und es besteht die Hoffnung, dass dies uns wichtige Informationen über die wahre Zusammensetzung unseres Universums liefern könnte.
Das Bild von morgen: Die kleine Magellan-Wolke
| Archiv | Glossar | Bildung | Über APOD | Astronomy Picture of the Day (TM) wurde 1995 von Robert Nemiroff und Jerry Bonnell erstellt und urheberrechtlich geschützt, die allein für den Inhalt verantwortlich sind.
Die Milchstraße im Ungleichgewicht
Die Große Magellansche Wolke zieht, verzieht und verformt die Milchstraße. Wir haben neue Modelle verwendet, um Beweise in bestehenden Datensätzen zu finden.
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Als ich nach Edinburgh zog, um eine Stelle als Postdoktorand anzunehmen, wusste ich, dass wir (Jorge Peñarrubia und ich) an Modellen für die Interaktion der Milchstraße und der Großen Magellanschen Wolke arbeiten würden, aber wir wussten nicht genau, was würden wir finden. Die Große Magellansche Wolke ist die massereichste Satellitengalaxie unserer eigenen Galaxie (nur 160.000 Lichtjahre entfernt!) und scheint gerade zum ersten Mal auf die Milchstraße zu treffen. In letzter Zeit gab es in der Community viele Diskussionen über die Masse der Großen Magellanschen Wolke, daher hofften wir, einen Einblick zu gewinnen, um die Eigenschaften der Großen Magellanschen Wolke einzuschränken und dann die Auswirkungen auf die Milchstraße zu untersuchen.
Wir hatten ein Stretch-Ziel für das Projekt, schließlich zu versuchen, Daten zu betrachten. Der Satellit Gaia nimmt derzeit Beobachtungen auf und hat im April 2018 einen unglaublichen Datensatz veröffentlicht (ein weiterer Datensatz wird am 3. Dezember 2020 erscheinen!). Ende 2019 hatten wir einige Testmodelle durchgeführt, um die Interaktion zwischen Milchstraße und Große Magellansche Wolke zu untersuchen, und es war offensichtlich, dass eines der Hauptmerkmale der Modelle die Bewegung der Milchstraßenscheibe als Reaktion auf den Zug von . ist die Große Magellansche Wolke. Also fingen wir an, über Möglichkeiten nachzudenken, wie wir das Signal in Daten erkennen können.
Da wir uns in Schottland befinden, wandern oder radeln wir oft durch den Regen. In diesem Fall gab uns das jedoch eine physikalische Intuition: Was wäre, wenn das Geschwindigkeitssignal, das wir in entfernten Sternen sehen, von demselben Effekt dominiert würde: Die Milchstraßenscheibe wird relativ zum Hintergrund gezogen, ähnlich wie beim Gehen? Im Regen sieht es so aus, als würden die Tropfen auf dich zukommen, anstatt direkt nach unten zu fallen. Oder Sie können es sich vorstellen, als würden Sie in den Hyperraum springen, in dem Moment, in dem die Sterne sich zu verlängern beginnen, während der Millenium Falcon beschleunigt. Wir schrieben es in einem Papier auf, das wir im Januar veröffentlichten, und machten uns dann daran, das Signal aus den Daten herauszukitzeln.
Ein Schema der letzten Milliarde Jahre der Entwicklung der Milchstraße und der Großen Magellanschen Wolke. Die Große Magellansche Wolke fliegt an der Milchstraße vorbei, die nicht mithalten kann. Die Milchstraße reist jetzt dorthin, wo die Große Magellansche Wolke benutzt zu sein, und wurde aus dem Gleichgewicht und aus der ursprünglichen Mitte herausgerissen.
Wir waren Anfang Februar auf einem Dynamics Specialist Meeting der Royal Astronomical Society in London und haben die ersten Modellergebnisse präsentiert. Bei einem Pint in einer nahegelegenen Kneipe nach dem Treffen stellte sich heraus, dass wir das Problem etwas anders sahen als andere Gruppen. Während sie das beobachtete Geschwindigkeitssignal als Bewegungen des äußeren Halos interpretierten, interpretierten wir die Ergebnisse als Bewegung der Sternscheibe, was enorme Auswirkungen auf die Studien der Milchstraße hat. In der Detektion, über die wir in unserem Artikel berichten, zeigen wir schlüssig, dass das All-Himmel-Signal hauptsächlich aus der Bewegung der Sternscheibe resultiert und nicht aus der Bewegung der Sterne im äußeren Halo.
Es ist jetzt klar, dass wir die Milchstraße nicht als statisches Objekt behandeln können. Jetzt müssen Astronomen neue Modelle für die Milchstraße entwerfen, die die Zeitabhängigkeit beinhalten. Wenn wir das nicht tun, können wir die Geschichte der Milchstraße oder der Großen Magellanschen Wolke nicht richtig bestimmen.
Michael Petersen
Postdoctoral Research Associate, Institute for Astronomy, Royal Observatory Edinburgh
Große Magellan-Wolke enthält überraschend komplexe organische Moleküle
Die nahe gelegene Zwerggalaxie, die als Große Magellansche Wolke (LMC) bekannt ist, ist ein chemisch primitiver Ort. Im Gegensatz zur Milchstraße fehlt dieser halbspiraligen Ansammlung von einigen Dutzend Milliarden Sternen der reiche Reichtum unserer Galaxie an schweren Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Angesichts eines solchen Mangels an schweren Elementen sagen Astronomen voraus, dass die LMC vergleichsweise geringe Mengen komplexer Moleküle auf Kohlenstoffbasis enthalten sollte. Frühere Beobachtungen der LMC scheinen diese Ansicht zu unterstützen.
Neue Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben jedoch die überraschend klaren chemischen „Fingerabdrücke“ der komplexen organischen Moleküle Methanol, Dimethylether und Methylformiat aufgedeckt. Obwohl frühere Beobachtungen Hinweise auf Methanol in der LMC gefunden haben, sind die beiden letzteren beispiellose Ergebnisse und gelten als die komplexesten Moleküle, die jemals außerhalb unserer Galaxie schlüssig nachgewiesen wurden.
Astronomen entdeckten das schwache Millimeterwellen-„Glühen“ der Moleküle, das von zwei dichten sternbildenden Embryonen in der LMC ausgeht, Regionen, die als „heiße Kerne“ bekannt sind. Diese Beobachtungen können Einblicke in die Bildung ähnlich komplexer organischer Moleküle zu Beginn der Geschichte des Universums geben.
„Obwohl die Große Magellansche Wolke einer unserer nächsten galaktischen Begleiter ist, erwarten wir, dass sie eine unheimliche chemische Ähnlichkeit mit fernen, jungen Galaxien aus dem frühen Universum haben sollte“, sagte Marta Sewiło, Astronomin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt. Maryland und Hauptautor eines Artikels, der in der Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
Astronomen bezeichnen diesen Mangel an schweren Elementen als „niedrige Metallizität“. Es braucht mehrere Generationen von Sternengeburt und Sternentod, um eine Galaxie großzügig mit schweren Elementen auszusäen, die dann in die nächste Generation von Sternen aufgenommen werden und zu den Bausteinen neuer Planeten werden.
„Junge Urgalaxien hatten einfach nicht genug Zeit, um sich so chemisch anzureichern“, sagte Sewiło. „Zwerggalaxien wie die LMC haben aufgrund ihrer relativ geringen Massen wahrscheinlich dieselbe jugendliche Beschaffenheit beibehalten, was das Tempo der Sternentstehung stark drosselt.“
„Aufgrund seiner geringen Metallizität bietet das LMC ein Fenster in diese frühen, heranwachsenden Galaxien“, bemerkte Remy Indebetouw, Astronom am National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virginia, und Mitautor der Studie. „Studien zur Sternentstehung dieser Galaxie bieten ein Sprungbrett, um die Sternentstehung im frühen Universum zu verstehen.“
Die Astronomen konzentrierten ihre Studie auf die Sternentstehungsregion N113 im LMC, eine der massereichsten und gasreichsten Regionen der Galaxie. Frühere Beobachtungen dieses Gebiets mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA und dem Herschel-Weltraumobservatorium der ESA ergaben eine erstaunliche Konzentration junger stellarer Objekte – Protosterne, die gerade begonnen haben, ihre stellaren Kinderstuben zu erwärmen und sie im Infrarotlicht hell leuchten zu lassen. Zumindest ein Teil dieser Sternentstehung ist auf einen dominoähnlichen Effekt zurückzuführen, bei dem die Bildung massereicher Sterne die Bildung anderer Sterne in der gleichen allgemeinen Umgebung auslöst.
Sewiło und ihre Kollegen nutzten ALMA, um mehrere junge Sternobjekte in dieser Region zu untersuchen, um ihre Chemie und Dynamik besser zu verstehen. Die ALMA-Daten enthüllten überraschenderweise die verräterischen spektralen Signaturen von Dimethylether und Methylformiat, Molekülen, die so weit von der Erde noch nie entdeckt wurden.
Komplexe organische Moleküle, solche mit sechs oder mehr Atomen einschließlich Kohlenstoff, sind einige der Grundbausteine von Molekülen, die für das Leben auf der Erde und – vermutlich – anderswo im Universum unerlässlich sind. Obwohl Methanol im Vergleich zu anderen organischen Molekülen eine relativ einfache Verbindung ist, ist es dennoch wichtig für die Bildung komplexerer organischer Moleküle, wie sie unter anderem kürzlich von ALMA beobachtet wurden.
Astronomen, die ALMA verwenden, haben chemische „Fingerabdrücke“ von Methanol, Dimethylether und Methylformiat in der Großen Magellanschen Wolke entdeckt. Die beiden letztgenannten Moleküle sind die größten organischen Moleküle, die jemals außerhalb der Milchstraße schlüssig nachgewiesen wurden. Das Ferninfrarot-Bild links zeigt die gesamte Galaxie. Das vergrößerte Bild zeigt die von ALMA beobachtete Sternentstehungsregion. Es ist eine Kombination aus Daten im mittleren Infrarot von Spitzer und sichtbaren (H-alpha) Daten des Blanco 4-Meter-Teleskops. Bildnachweis: NRAO/AUI/NSF ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Herschel/ESA NASA/JPL-Caltech NOAO
Wenn sich diese komplexen Moleküle leicht um Protosterne herum bilden können, ist es wahrscheinlich, dass sie bestehen bleiben und Teil der protoplanetaren Scheiben junger Sternsysteme werden. Solche Moleküle wurden wahrscheinlich von Kometen und Meteoriten auf die primitive Erde gebracht und trugen dazu bei, die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten anzukurbeln.
Da sich komplexe organische Moleküle in chemisch primitiven Umgebungen wie dem LMC bilden können, spekulieren die Astronomen, dass der chemische Rahmen für das Leben möglicherweise relativ früh in der Geschichte des Universums entstanden ist.
Zusätzliche Information
Diese Forschung wird in einem Artikel mit dem Titel „’The detection of hot cores and complex organicmolecules in the Large Magellanic Cloud“ von M. Sewiło et al. vorgestellt, der in . erscheint die Astrophysical Journal Letters.
Das Forschungsteam bestand aus Marta Sewilo [1], Remy Indebetouw [2, 3], Steven B. Charnley [1], Sarolta Zahorecz [4, 5], Joana M. Oliveira [6], Jacco Th. van Loon [6], Jacob L. Ward [7], C.-H. Rosie Chen [8], Jennifer Wiseman [1], Yasuo Fukui [9], Akiko Kawamura [10], Margaret Meixner [11], Toshikazu Onishi [4] und Peter Schilke [12].
[1] NASA Postdoctoral Program Fellow, NASA Goddard Space Flight Center, 8800 Greenbelt Rd, Greenbelt, MD 20771, USA
[2] Department of Astronomy, University of Virginia, PO Box 400325, Charlottesville, VA 22904, USA
[3] National Radio Astronomy Observatory, 520 Edgemont Rd, Charlottesville, VA 22903, USA
[4] Department of Physical Science, Graduate School of Science, Osaka Prefecture University, 1-1 Gakuen-cho, Naka-ku, Sakai, Osaka, 599-8531, Japan
[5] Chile Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Science, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokio, 181-8588, Japan
[6] Lennard-Jones Laboratories, Keele University, ST5 5BG, UK
[7] Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Mönchhofstr. 12-14, 69120 Heidelberg Deutschland
[8] Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Auf dem Hügel, 69 D-53121 Bonn, Deutschland
[9] School of Science, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8602, Japan
[10] Nationales Astronomisches Observatorium von Japan, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokio 181-8588, Japan
[11] Space Telescope Science Institute, 3700 San Martin Drive, Baltimore, MD 21218, USA
[12] I. Physikalisches Institut der Universität zu Köln, Zülpicher Str. 77, 50937, Köln, Deutschland
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), eine internationale Astronomieeinrichtung, ist eine Partnerschaft der European Organization for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), der US National Science Foundation (NSF) und der National Institutes of Natural Sciences ( NINS) von Japan in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) in Taiwan und von NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) finanziert. in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).
Der Bau und der Betrieb von ALMA werden von der ESO im Auftrag ihrer Mitgliedstaaten vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), verwaltet von Associated Universities, Inc. (AUI), im Auftrag von Nordamerika und vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ .) geleitet ) im Namen Ostasiens. Das Joint ALMA Observatory (JAO) sorgt für die einheitliche Leitung und Verwaltung des Baus, der Inbetriebnahme und des Betriebs von ALMA.
Eine Störung am Rande des Halo der Milchstraße kann Einblicke in die Natur der Dunklen Materie geben
Illustration unserer Galaxie, der Milchstraße schräg gesehen, mit den Armen und dem mittleren Balken in ihrer . [+] ungefähre bekannte Standorte. Es gibt vier Hauptarme und ein Armfragment (Orion-Cygnus oder Local), wo sich die Sonne befindet. In der kommentierten Version dieses Bildes zeigt der gelbe Punkt die Position des Sonnensystems etwa 25000 ly vom galaktischen Kern entfernt an. Die Norma- und Outer-Arme sind zwar gleich, aber die beiden Namen beziehen sich auf unterschiedliche Teile davon. Das gleiche gilt für den sogenannten 3kpc (3 Kiloparsec)-Arm, der weiter außen zum Perseus-Arm wird.
Unsere eigene galaktische Heimat ist den meisten Menschen bekannt. Die Milchstraße ist eine majestätische vergitterte Spiralgalaxie mit einem 27.000 Lichtjahre langen Balken in ihrem Zentrum, der von langen und zarten Armen geziert wird, die sich in einem geschwungenen und eleganten Tanz nach außen winden. Aber die Milchstraße hat noch mehr zu bieten. Es ist auch von einer riesigen kugelförmigen Sternenwolke umgeben, die als galaktischer Halo bezeichnet wird. Dieser Halo ist zwar viel weniger besiedelt als die bekanntesten Merkmale unserer Galaxie, enthält jedoch Sterne und eine große Menge einer mysteriösen Substanz namens Dunkle Materie. Eine aktuelle Studie einer Gruppe von Astronomen der Harvard University und der University of Arizona wurde in veröffentlicht Natur, die uns etwas Interessantes über Dunkle Materie lehren könnte.
Jede Galaxie hat einen Halo, der ihren leuchtenderen Kern umgibt. In der Milchstraße befindet sich etwa ein Prozent der Sterne der Galaxie im Halo, weshalb er sehr schwer zu erkennen ist. Diese Sterne sind in der Regel sehr alt und viele von ihnen enthalten nur sehr geringe Mengen an schwereren Elementen. Dies liegt daran, dass die Sterne, die vor Elementen entstanden sind, die schwerer als Helium sind, in frühen Supernovae geschmiedet werden könnten.
Zu der kleinen Sternenwolke im galaktischen Halo gesellt sich eine riesige Wolke dunkler Materie. Dunkle Materie wird als eine Form von Materie angesehen, die nicht aus Atomen besteht. Es absorbiert weder Licht noch emittiert es Licht, aber es übt einen gravitativen Einfluss auf die umgebende Materie aus. Obwohl dunkle Materie nicht direkt beobachtet wurde, gibt es umfangreiche Beweise für ihre Existenz in vielen astronomischen Messungen, zum Beispiel drehen sich Galaxien schneller als die bekannten Gesetze der Physik und beobachtete Sterne und Gase erklären können. Andere Beobachtungen untermauern die Existenz dunkler Materie.
Magellansche Wolke am Nachthimmel der südlichen Hemisphäre in WA
Da dunkle Materie jedoch nicht direkt beobachtet werden kann, müssen Astronomen clevere Wege finden, um Daten zu sammeln, die es ihnen ermöglichen, ihre Eigenschaften herauszufinden. Eine neue Messung richtet den Blick auf die Große Magellansche Wolke (oder LMC), eine kleine Zwerggalaxie, die die Milchstraße umkreist. Es ist etwas weniger als 200.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und kann von der Südhalbkugel der Erde aus beobachtet werden.
Es gibt nur einen anderen Planeten in unserer Galaxie, der erdähnlich sein könnte, sagen Wissenschaftler
29 intelligente außerirdische Zivilisationen haben uns möglicherweise bereits entdeckt, sagen Wissenschaftler
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Die LMC enthält etwa ein Prozent der Masse der Milchstraße, wiegt aber immer noch etwa zehn Milliarden Sterne. Solch eine gewichtige Massenanhäufung übt eine erhebliche Gravitationskraft aus.
Die LMC umkreist die Milchstraße in beträchtlicher Entfernung und während ihrer Umlaufbahn hat ihr gewaltiges Gravitationsfeld einen Einfluss auf die Sterne im Halo, die nicht Teil der LMC sind, wenn sie an ihnen vorbeifliegen. Man kann es sich ein bisschen so vorstellen, wie es passiert, wenn ein Hochgeschwindigkeits-Sattelschlepper über eine Autobahn rast, auf der viele zerknitterte Blätter herumgeworfen wurden. Der Fahrtwind des Lastwagens wirft das Papier wohl oder übel um. Die Forscher, die die Studie durchführten, verglichen die Situation mit einem Boot, das durch Wasser rast und eine Spur hinterlässt.
Die Forscher machten sich auf die Suche nach der Spur des LMC, indem sie Sterne weit vom Zentrum der Milchstraße untersuchten. Sie verwendeten Daten der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation und des Wide Field Infrared Survey Explorer (WISE) der NASA, um nach Halosternen zu suchen, die durch die Passage des LMC in neue Bahnen gestoßen wurden. Die Astronomen kartierten die Position von Sternen, die sich zwischen 200.000 und 325.000 Lichtjahren von der Erde entfernt im Zuge der Bahn des LMC befinden. Sie sahen sehr deutlich eine Störung, die durch die Passage des LMC verursacht wurde.
Während die Beobachtung, wie sich die Bewegung einer Zwerggalaxie auf die Sterne des galaktischen Halos auswirken kann, an sich interessant ist, sind diese Sterne nicht die vorherrschende Materieform im Halo. Dunkle Materie ist weitaus häufiger. Da die Dunkle Materie über die Gravitationskraft interagiert, wirbelt die LMC beim Durchgang durch den Halo auch Dunkle Materie auf. Diese aufgewirbelte Dunkle Materie kann dann die Bewegung der relativ kleinen Anzahl sichtbarer Sterne beeinflussen.
Dies wird besonders interessant, da wir keine Ahnung von den Eigenschaften der Dunklen Materie haben – ob sie aus einem Gas aus subatomaren Teilchen besteht, deren Massen weit unter oder weit über der Masse des Wasserstoffatoms liegen. Wir wissen nicht, ob Dunkle Materie mit anderer Dunkler Materie durch Kräfte wechselwirkt, die normale Materie nicht erfährt. Wir wissen eigentlich sehr wenig.
Das Gaia-Teleskop kann die Position von Sternen mit großer Präzision bestimmen und ist damit ein ideales . [+] Instrument, um die Spur des Pfades der Großen Magellanschen Wolke zu suchen.
Wissenschaftler können jedoch verschiedene Formen dunkler Materie annehmen und die Reaktion jedes Modells auf den Durchgang einer Zwerggalaxie vorhersagen. Die Störung der Dunklen Materie aufgrund ihrer Wechselwirkungen mit dem LMC könnte so aussehen, als würde jemand einen Löffel durch Wasser oder durch Honig ziehen. Obwohl die Analyse noch vorläufig ist, scheint es, dass die Störung der Sterne im Halo der Milchstraße aufgrund des Durchgangs der LMC mit der sogenannten „kalten dunklen Materie“ übereinstimmt, was im Allgemeinen dunkle Materie in Form von . bedeutet subatomare Teilchen, die zehn- bis tausendmal schwerer sind als ein Proton. Der „kalte“ Teil bedeutet, dass sich dunkle Materie ziemlich langsam bewegt.
Die Analyse ist noch neu und zusätzliche Messungen werden unser Verständnis der Wirkung des LMC auf Halosterne verbessern. Es gibt uns auch ein mächtiges Werkzeug zum Verständnis der Natur der Dunklen Materie. Hoffentlich führt uns dies der Erforschung der Natur dieser mysteriösen und allgegenwärtigen Substanz einen Schritt näher.
Große Magellansche Wolke
Die Große Magellansche Wolke (LMC) ist eine Satellitengalaxie der Milchstraße. Mit einer Entfernung von 163.000 Lichtjahren ist die LMC die drittnächste Galaxie der Milchstraße nach dem Schütze-Zwerg-Sphäroid und der mutmaßlichen Canis-Major-Zwerggalaxie, die nahe dem Galaktischen Zentrum liegt. Die LMC hat einen Durchmesser von etwa 14.000 Lichtjahren basierend auf gut sichtbaren Sternen und eine Masse von etwa 10 Milliarden Sonnenmassen und ist damit etwa 1/100 so massereich wie die Milchstraße.
Mit einer Deklination von etwa -70° ist die LMC nur auf der südlichen Himmelshalbkugel und ab Breitengraden südlich von 20° N als schwache "Wolke" sichtbar, die die Grenze zwischen den Sternbildern Dorado und Mensa überspannt, und erscheint länger als 20 mal den Monddurchmesser (etwa 10° im Durchmesser) von dunklen Orten entfernt von Lichtverschmutzung.
Magellansche Wolke
Unsere Redakteure prüfen, was Sie eingereicht haben und entscheiden, ob der Artikel überarbeitet werden soll.
Magellansche Wolke, either of two satellite galaxies of the Milky Way Galaxy, the vast star system of which Earth is a minor component. These companion galaxies were named for the Portuguese navigator Ferdinand Magellan, whose crew discovered them during the first voyage around the world (1519–22). The Magellanic Clouds were recognized early in the 20th century as companion objects to the Milky Way Galaxy. When American astronomer Edwin Hubble established the extragalactic nature of what are now called galaxies, it became plain that the Magellanic Clouds had to be separate systems.
The Magellanic Clouds are irregular galaxies that share a gaseous envelope and lie about 22° apart in the sky near the south celestial pole. One of them, the Large Magellanic Cloud (LMC), is a luminous patch about 5° in diameter, and the other, the Small Magellanic Cloud (SMC), measures less than 2° across. The Magellanic Clouds are visible to the unaided eye in the Southern Hemisphere, but they cannot be observed from most northern latitudes. The LMC is about 160,000 light-years from Earth, and the SMC lies 190,000 light-years away. The LMC and SMC are 14,000 and 7,000 light-years in diameter, respectively—smaller than the Milky Way Galaxy, which is about 140,000 light-years across.
The Magellanic Clouds were formed at about the same time as the Milky Way Galaxy, approximately 13 billion years ago. They are presently captured in orbits around the Milky Way Galaxy and have experienced several tidal encounters with each other and with the Galaxy. They contain numerous young stars and star clusters, as well as some much older stars. One of these star clusters contains R136a1, the most massive star known, with a mass 265 times that of the Sun.
The Magellanic Clouds serve as excellent laboratories for the study of very active stellar formation and evolution. For example, the Tarantula Nebula (also called 30 Doradus) is an immense ionized-hydrogen region that contains many young, hot stars. The total mass of 30 Doradus is about one million solar masses, and its diameter is 550 light-years, making it the largest region of ionized gas in the entire Local Group of galaxies. With the Hubble Space Telescope it is possible for astronomers to study the kinds of stars, star clusters, and nebulae that previously could be observed in great detail only in the Milky Way Galaxy.
Magellanic Clouds in the Milky Way
Astronomers from the University of Wisconsin-Madison discovered that Magellanic Clouds are surrounded by a halo of warm gas that acts as a protective layer to it shielding them from the Milky Way's own halos, which then adds to most of the Magellanic Stream.
The study, published on September 9 in the journal Nature , found that parts of the Milky Way's halo dispersed and stretched to form the Magellanic Stream as the smaller galaxies entered the influence of the Milky Way.
The first author of the study and graduate student in the UW-Madison physics department, Scott Lucchini, said that the existing models about the Magellanic Stream are outdated because experts cannot account for its mass. Due to that, their team came up with a novel solution that best explains the mass of the stream, said astronomy professor Elena D'Onghia from UW-Madison.
Together with physicists and astronomers from the UW-Madison, the Space Telescope Science Institute in Baltimore, and the University of Sydney, D'Onghia completed the work when she was a scholar at the Center for Computation Astrophysics of Flatiron Institute in New York City.
According to older models of the Magellanic Streams, they are formed due to the gravitational tides and forces of the galaxies pushing against each other as the Magellanic Clouds came into orbit around the Milky Way galaxy. However, this model is rendered outdated as it can only explain the size and shape of the stream and only accounted for just a tenth of its mass.
Is the Large Magellanic Cloud contained in the Milky Way? - Astronomie
The MACHO Project is a microlensing survey experiment that monitors the brightnesses of millions of stars nightly. The primary target for survey observations is the Large Magellanic Cloud, a small galaxy in orbit around the Milky Way. Every star monitored is represented by a time-series of two-color measurements in a massive photometry database. The MACHO Project database presently contains more photometric measurements than previously recorded in the history of astronomy. We describe the calibration of MACHO Project instrumental photometry data and derive transformations to the Kron-Cousins V and R standard system. This allows for proper comparison with all other observational and theoretical data on this system. The highest precision calibrations are for 9 million stars in the central, bar region of the Large Magellanic Cloud. We present a composite 9 million star color-magnitude diagram of the Large Magellanic Cloud bar. The 9 million star color-magnitude diagram reveals a complex superposition of different age and metallicity stellar populations. In order to probe these populations, We assemble a broad base of theoretical stellar evolution and stellar pulsation results, extant observational data for suitable template clusters in the Galaxy and Magellanic Clouds, and new samples of rare variable stars in the Large Magellanic Cloud. Clues to the formation and evolution of the Large Magellanic Cloud are recorded in the oldest stellar populations. We find evidence for significant numbers of old and metal-poor stars. This population is distributed in a classic exponential disk. We show this old disk population likely formed after the oldest clusters in the Large Magellanic Cloud, a sequence of events analogous to the Milky Way. We conclude the disk of the Large Magellanic Cloud formed contemporaneously with the Milky Way disk. Thus, different mass galactic disks may form at similar cosmological epochs, a new clue to the poorly understood physical processes governing the evolution of galaxies in the early Universe.
