Was Astronomen bereits aus der neuen Karte der Milchstraße vom Gaia-Weltraumteleskop gelernt haben

Ursprünglicher Autor: Natalie Wolchover
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Ein Überblick über einige der wichtigsten Entdeckungen, die auf der Grundlage der neuen Galaxienkarte des Gaia-Observatoriums gemacht wurden



Die himmlische Karte der Milchstraße und ihrer Satelliten, erstellt von Gaia auf der Grundlage von Messungen von fast 1,7 Milliarden Sternen.

Am 25. April wurde Teresa Antoya von der Universität Barcelona eine der Tausenden Astronomen, die die neue vollständige Karte der Milchstraße, die vom Raumschiff Gaia der Europäischen Weltraumorganisation erstellt wurde, heruntergeladen und mit dem Studium begonnen hatten . Weniger als einen Tag später berichteten sie und ihre Kollegen über die Entdeckung bisher nicht sichtbarer Substrukturen in der gesamten Galaxis: „Formen in Form von Bögen, Schneckenhäusern und Gebirgszügen“, die jeweils Hinweise auf die mysteriöse Vergangenheit der Milchstraße geben.

Antoyas Arbeit ist Teil einer ganzen Reihe von Arbeiten, die nach der lang erwarteten zweiten Datenausgabe des 2013 gestarteten Satelliten Gaia begannen und seitdem den Standort, die Helligkeit und die Farben von 1,7 Milliarden Sternen der Milchstraße sowie die Geschwindigkeit von 1,3 Milliarden Sternen markierten diese Sterne. (Im September 2016 veröffentlichte das Satellitenteam die erste Karte, auf der der Ort und die Helligkeit von nur 1,1 Milliarden Sternen markiert waren). Astronomen, die zuvor einen Katalog mit 2,5 Millionen der hellsten Sterne der Galaxis hatten, begrüßen die neue Ära der Präzisionsastronomie. Und hier sind die wichtigsten Entdeckungen, die auf der Grundlage neuer Daten gemacht wurden.

Stellare Bäche


Das französische Team wandte den vorbereiteten STREAMFINDER-Algorithmus [Suche nach Strömen] auf Gaias Daten an und entdeckte sofort ein reiches Netzwerk von „Sternströmen“, die sich gemeinsam nach innen und um die Milchstraßensterne bewegen. "Die Idee ist, die Bewegung dieser Ströme in der Zeit zurück zu verfolgen und die Vergangenheit der Galaxie und die Geschichte ihrer Entstehung zu studieren", sagte Chiati Malkhan von der Straßburger Universität, Hauptautor der Arbeit , die diese Entdeckungen auf dem Gebiet der "galaktischen Archäologie" beschreibt.

Die Fülle an Sternflüssen - die als Auswirkungen von durch die Schwerkraft mitgerissenen kleinen Galaxien von Satelliten und Sternhaufen angesehen werden - könnte möglicherweise das „Problem fehlender Satelliten“ lösen, die Frage, warum es in der Milchstraße nur etwa 50 Galaxien von Satelliten gibt, obwohl sich diese im Computer befinden Es gibt Hunderte von Simulationen der Galaxienbildung. Ein weiteres Rätsel ist, warum sich die Satelliten der Milchstraße auf derselben Ebene befinden, obwohl die Simulationen nahelegen, dass sie sich auf allen Seiten hätten bilden sollen. Malkhan mit Kollegen hofft, dieses Problem mit dem Flugzeug durch "statistische Analyse der Struktur und Dynamik einer großen Menge von Strömungen" zu klären oder zu lösen. Sternströme in der nördlichen und südlichen Hemisphäre; Farbe gibt die Durchflussrate an. Eine andere Gruppe verwendete Gaias Daten dazu




eine detaillierte Untersuchung der längsten galaktischen Ströme. Offensichtlich hatten Fetzen unsichtbarer dunkler Materie eine störende Wirkung auf die Bewegung einiger Sterne, was darauf hindeutet, dass diese Strömungen verwendet werden können, um eine Karte der Unterstrukturen dunkler Materie in der gesamten Galaxie zu erstellen.

Speed-Zwerge


Seit Jahrzehnten diskutieren Astrophysiker über die Entstehung von Supernovae des Typs Ia - Explosionen von Sternen, die als „Standardkerzen“ zur Abschätzung der kosmischen Entfernung dienen. Ken Sheen von der University of California in Berkeley und Kollegen verwendeten Daten von Gaia und nachfolgende Beobachtungen aus dem Teleskop und fanden überzeugende Beweise für die Theorie der „dynamisch angetriebenen doppelt-entarteten Doppel-Detonation D6“.

Szenario D6 beginnt mit zwei weißen Zwergen - dichten Kernen toter Sterne von der Größe eines Planeten - in engen Umlaufbahnen. Der Theorie zufolge sollte ein massiverer Zwerg beginnen, Materie von einer weniger massiven abzureißen, und der Teil des Heliums in der transitierenden Materie explodiert so schnell und heftig. Diese Explosion führt zu einer Explosion von Kohlenstoff und Sauerstoff in einem massereicheren Zwerg, wodurch er explodiert und eine Supernova Ia erzeugt. Der zweite Weiße Zwerg bricht zusammen und fliegt mit großer Geschwindigkeit in den Weltraum.

Unter den Daten fanden Gaia Shen und Kollegen drei "superschnelle weiße Zwerge", die mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 km / s durch die Galaxie eilten, was ausreicht, um ihrer Anziehungskraft zu entkommen. Sie behaupten, dass ihre Entdeckung eine „vorläufige Bestätigung“ des Szenarios D6 liefert. In einem Brief sagte Scheen, dass das Verständnis der Geschichte der Supernovae vom Typ Ia die Unsicherheiten bei Messungen der kosmischen Entfernung und Modelle der chemischen Anreicherung von Galaxien mit Supernovaexplosionen verringern würde.

Kleine Galaxie, großes Schwarzes Loch


Britische Astronomen verfolgten den Ursprung eines weiteren superschnellen Sterns, der, wie sich herausstellte, aus dem Zentrum der Großen Magellanschen Wolke stammt , dem größten Satellitenmond der Milchstraße. Und das kann nur eines bedeuten: Der Stern wurde durch den Schleudereffekt beschleunigt, als er an einem massiven schwarzen Loch im Zentrum der Großen Magellanschen Wolke vorbeifuhr. In den Zentren von Galaxien voller Größe lauern fast immer riesige Schwarze Löcher, deren Ursprung ein Rätsel bleibt. Ihre Anwesenheit in einigen kleinen Galaxien erklärt das Rätsel.


Sterne drehen sich im Uhrzeigersinn um das Zentrum der Großen Magellanschen Wolke, dem größten Satellitenmond der Milchstraße

Hubble-Problem


Im Jahr 1998 schlugen Adam Riess und andere Astronomen auf der Grundlage von Entfernungen zu Supernovae vom Typ Ia vor, dass sich das Universum unter dem Einfluss der „Dunklen Energie“ beschleunigt ausdehnt. In Bezug auf die genaue Expansionsrate (bekannt als die „ Hubble-Konstante “) unterscheiden sich Schätzungen, die auf Supernovae basieren, um 8% von Schätzungen, die auf Licht aus dem frühen Universum basieren, auch wenn wir die Beschleunigung berücksichtigen, die die Dunkle Energie von diesen abgibt seit dem Dies ist eines der größten Geheimnisse der Kosmologie.

Jetzt verwendeten Riss und Kollegen Gaias Daten, um Entfernungen zu Cepheiden genauer zu messen , sodass sie Entfernungen für Supernovae vom Typ Ia kalibrieren konnten. Das erlaubte ihnen die genauesten Messungen der Hubble-Konstante unter Verwendung von Supernovae durchzuführen, was nur die Diskrepanz zwischen diesen Schätzungen und Beobachtungen des frühen Universums vergrößerte.

Galaktische Revolution


Während sich viele Forscher mit der unterschiedlichen Population und Dynamik der Galaxie befassen , nutzten Laura Watkins vom Weltraumforschungsinstitut ein Weltraumteleskop und ihre Kollegen die Bewegung von Sternhaufen, die sich in Bahnen in der Milchstraße bewegen, um die Masse der Galaxie abzuschätzen . Sie sagen, dass es sich bei dunkler Materie um ungefähr 1,5 Billionen Sonnenmassen handelt. Joshua Simon vom Carnegie Institute of Sciences analysierteine ferne Population von Satellitengalaxien und entdeckte, dass sie sich jetzt alle in der engsten Entfernung in ihren Umlaufbahnen um die Milchstraße befinden. Dieser Zufall scheint "seltsam", wie Simon in dem Brief schrieb. "Ich glaube nicht, dass wir genug Zeit hatten, um alle Konsequenzen dieses Ergebnisses herauszufinden." "Wir wissen, dass die Daten von Gaia revolutionieren werden", fügte Simon hinzu. Und Astronomen werden in den nächsten Jahren von ihren Vorteilen profitieren.

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