Astronomiya

Bütün digər qalaktikalar nə vaxt Yerdən / Süd yolundan görünməyəcək?

Bütün digər qalaktikalar nə vaxt Yerdən / Süd yolundan görünməyəcək?

Bilirəm ki, kainatın genişlənməsi səbəbindən bir anda Yerdən başqa heç bir qalaktika görməyəcəyik və yalnız öz qalaktikamızı görə biləcəyik.

Kiminsə mənşəyi və ya nə vaxt olacağını təxmin edən varmı?


Bu heç vaxt olmayacaq. Həmişə Yerli Qrupdakı qalaktikaları görə biləcəyik. Məkanın genişlənməsi ilə onlardan ayrılmayacağıq, çünki qrup cazibə qüvvəsi ilə bir-birinə bağlıdır. Ancaq qalan qalaktikalar 150 milyard il və ya daha sonra kosmik işıq üfüqünün kənarında olacaq.

Lakin qarşılıqlı cazibə cazibəsi səbəbindən Yerli Qrupun tək bir nəhəng qalaktikaya birləşməsi ehtimalı böyükdür. Süd Yolu və Andromeda qalaktikasının artıq bir toqquşma yolundadır və Günəşin qırmızı nəhəng fazasına başlamazdan təxminən yarım milyard ilə milyard il əvvəl təxminən 4,5 milyard il içində birləşəcək. Qrupun tam birləşməsi çox vaxt aparacaq, Vikipediya orta müddətin 450 milyard il olduğunu söyləyir.

Günəşin tədricən artan parlaqlığı sayəsində, bir milyard ilə yaxın bir müddətdə Dünya yaşana bilməz və bəzi mərhələlərdə qırmızı nəhəng Günəş tərəfindən udulma ehtimalı var. Ancaq düşünürəm ki, insanlar Günəş Sisteminin başqa yerlərində (və ya onun xaricində) sağ qala bilərlər.

Daha ətraflı məlumat üçün Vikipediyanın Uzaq gələcəyin Zaman Çizelgəsinə baxın.


Süd Yolu

Samanyolu keçən bürclər arasında Carina, Crux (Cənubi Xaç), Oxatan (ən parlaq olduğu yer), Əqrəb, Aquila, Cygnus, Perseus, Cassiopeia, Auriga və İkizlər var. Cygnus istiqamətində Süd Yolu boyunca uzanan və onu iki çəngələ bölən qaranlıq bir maddə olan Böyük Riftdir. Digər bir qaranlıq bölgə Cruxdakı Coalsack'dir. Bir vaxtlar kosmosda geniş boş bölgələr olduğuna inanan bu qaranlıq bölgələrin, arxalarındakı işığı söndürən qaranlıq maddə buludları olduğu bilinir. Qaranlıq dumanlıq deyilən bu cür işıqsız toz və qaz buludları dumanlıq
[Lat., = Duman], astronomiyada, çox nadir qaz və toz toplusunun ulduzlararası məkanda təzahür etməsini müşahidə etmişdir. 1960-cı illərdən əvvəl bu müddət daha sonra qalaktika olduğu aşkarlanan cisimlərə tətbiq edildi, məs.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. , qalaktik mərkəz istiqamətində səmanın bir çox hissəsini gözdən gizlədin, mənzərə demək olar ki, tamamilə örtülüdür.

Samanyolu'nun ölçüsü və forması

Samanyolu böyük bir barmaqlı spiral qalaktikadır qalaktika,
ümumiyyətlə milyardlarla ulduz olan ulduzların, qazın, tozun və ümumiyyətlə qaranlıq maddənin böyük birləşməsi. Qalaktikaların Samanyolu xaricindəki müstəqil ulduz sistemləri olduqlarını qəbul etmək, Edwin P tərəfindən hazırlanan Andromeda Galaxy (1926 & # 821129) araşdırmasından irəli gəldi.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. Oxatan bürcü istiqamətində uzanan mərkəzi eliptik qabarıqlıqla (təxminən 12000 işıq ili diametri) bir disk şəklində düzülmüş, təxminən 200 milyard ulduzdan (bəzi təxminlər 400 milyard arasında dəyişir) ibarətdir. Orada tapılmış kompakt bir radio mənbəyi, Oxatan A *, çox böyük bir qara dəlik olduğuna inanılır qara dəlik,
astronomiyada, son dərəcə güclü bir cazibə qüvvəsi olan göy cismi, yanındakı hər şeyi özünə cəlb edir və bəzi hallarda işıq da daxil olmaqla hər şeyin qaçmasına mane olur.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. bu cür qara dəliklərin əksər spiral və eliptik qalaktikaların mərkəzində yerləşdiyinə inanılır. Mərkəzi qabarıqlıq iri və mdashfour major və nüvədən nəhəng bir fırıldak kimi çıxan iki kiçik və mdash arasından keçən, sıx, uzanan bir ulduz konsentrasiyasından və ya çubuqdan çıxan altı spiral qol ilə işarələnmiş düz bir disklə əhatə olunmuşdur. Günəşimiz, daha əhəmiyyətli növbəti daxili qolu və növbəti xarici qolu birləşdirən Yerli və ya Orion Kolu adlanan daha kiçik qollardan birində yerləşir. Günəş qalaktikanın mərkəzindən və qalaktik müstəvidən təxminən 27.000 işıq ili uzanır. Diskin müstəvisinə baxanda onun ulduzlarının Samanyolu kimi birləşmiş işığını görürük. Diskin diametri c.120.000 işıq ilidir, orta qalınlığı 10.000 işıq ilidir, nüvədə 30.000 işıq ilinə qədər artır.

Bölgənin günəş yaxınlığındakı bəzi xüsusiyyətləri qalaktikamızın Andromeda qalaktikasına bənzədiyini göstərir Andromeda Galaxy,
Samanyolu'na ən yaxın və Şimali Yarımkürədə çılpaq gözlə görünən yeganə böyük qalaktika olan M31 və NGC 224 olaraq kataloqu. Andromedadakı Böyük Dumanlıq olaraq da bilinir. 2-dir.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. . 1951-ci ildə William Morganın rəhbərlik etdiyi bir qrup, Orion və Perseusda spiral qollara dair sübutlar tapdı. Başqa bir parlaq qol Cənubi Yayda Oxatan və Karinaya uzanır. Radio astronomiyasının inkişafı ilə elm adamları, spiral qollara hakim olan hidrogen bölgələrini izləyərək qalaktikanın spiral quruluşunun təxminən bir xəritəsini genişləndirdilər. 2005-ci ildə orbitə yerləşdirilə bilən teleskopların inkişafı, Samanyolu inandığı kimi spiral deyil, barmaqlıqlı bir spiral qalaktika olduğunu təsdiqlədi.

Qalaktikanı əhatə edən kürə ulduz qruplarından ibarət böyük sferik bir halo var ulduz qrupu,
kosmosda bir-birinə yaxın və qrup üçün ortaq bir mənbə təklif edən müəyyən xüsusiyyətlərdə bir-birinə bənzəyən bir qrup ulduz. Eyni qrupdakı ulduzlar eyni sürətlə və eyni istiqamətdə hərəkət edirlər.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. və təqribən 130.000 işıq ili diametrinə qədər uzanan fərdi ulduzlara bu ulduz halosu deyilir. Qalaktikada ayrıca 1.9 milyon işıq ili diametri olan və tünd halo adlanan geniş bir xarici sferik bölgə var və Samanyolu kütləsinin böyük hissəsini təşkil edən qaranlıq maddəyə əlavə olaraq bəzi uzaq kürə qrupları da var , Magellan buludları adlanan iki yaxın qalaktika və dörd kiçik qalaktika.

Ulduz populyasiyalar və qalaktik təkamül

Samanyolu təşkil edən ulduzlar, qaz və toz iki geniş ulduz populyasiyasına qruplaşdırıla bilər ulduz populyasiyaları,
qalaktikanın fərqli hissələri üçün xarakterik olan ulduz tiplərinin iki geniş ziddiyyətli paylanması. I populyasiya ulduzları gənc, yeni yaranmış ulduzlardır, halbuki II populyardakı ulduzlar köhnə və yüksək səviyyədə inkişaf etmişdir.
. Daha çox məlumat üçün linki vurun. qalaktikanın necə inkişaf etdiyini göstərir. Samanyolu'nun spiral qolları və mərkəzi təyyarəsi Ulduzlararası qazı, kosmik tozu və I Populyasiya kateqoriyasına aid parlaq gənc ulduzları ehtiva edir. Halo, spiral qollar və qalaktikanın mərkəzi nüvəsi arasındakı boşluqlar daha yaşlı, daha az möhtəşəm ulduzları ehtiva edir. əhali II kateqoriyasına aid edilir. Bu paylanma, nəhəng bir qaz və toz buludunun sıxlaşmağa başladığı və hazırda Populyasiya II ulduzlarını meydana gətirdiyi təkamül modeli ilə izah edilə bilər. Qalan qaz və toz daha sonra ya birdən-birə, ya da mərhələli olaraq I populyasiya ulduzlarının meydana gəldiyi (və hələ də yarandığı) nisbətən nazik diskə yıxıldı.

Digər qalaktikalar kimi, Samanyolu da kiçik peyk qalaktikalarını mənimsəyərək böyüyür. Hal hazırda təxminən 100 milyon ildə tamamlanacaq bir müddət olan Böyük və Kiçik Magellan Buludları ilə birləşir. 2003-cü ildə əvvəllər bilinməyən bir qalaktikanın Samanyolu ilə toqquşduğu aşkar edildi. Fərqli qırmızı ulduzları yavaş-yavaş Süd Yoluna çəkilir və cırtdan tezliklə bütün quruluşunu itirəcəkdir. Yerləşdiyi bürcdən sonra Canis Major cırtdan qalaktikası adlandırılan Günəş sistemindən təqribən 25.000 işıq ili və Süd Yolunun mərkəzindən 42.000 işıq ili uzaqdır. Bu, Samanyolu ilə toqquşan 1994-cü ildə kəşf edilmiş Oxatan cırtdan qalaktikasından daha yaxındır. Göründüyü kimi bir neçə başqa qalaktika da Samanyolu ilə toqquşma zolağındadır. Ən böyük və ən möhtəşəm toqquşma Andromeda qalaktikası ilə olacaq. Təxminən 2 milyard ildə kütləvi gelgit cazibə qüvvələri spiral qolları parçalayacaq və kənardan dişli çarxları parçalamağa başlayacaq. Nəticədə spiral bir Samanyolu deyil, eliptik olacaq.

Biblioqrafiya

E. J. Alfaro və A. J. Delgado, ed., Bax. Süd Yolunun meydana gəlməsi (1995) G. L. Vogt, Samanyolu (2002).


Samanyolu kəşf edən qalaktikamızda doğulmayan yeni ulduz kolleksiyası

Astronomlar səmada yeni bir obyekt tapmadan bütün karyeralarını davam etdirə bilərlər. Ancaq Caltech-də nəzəri fizika üzrə doktorant Lina Necib üçün Süd Yolunda doğulan, lakin Süd Yolundan doğulmayan bir dəstə ulduzun kəşfi erkən gəldi - super kompüterlərin, Gaia kosmik rəsədxanasının bir az köməyi ilə, və yeni dərin öyrənmə metodları.

Yazı Təbiət Astronomiyası bu həftə Necib və həmkarları, cırtdan qalaktikanın Samanyolu diski ilə birləşdiyini göstərən ilk göstəricini verə biləcək Günəşin yaxınlığında yeni bir ulduz axını olan Nyx-i təsvir edirlər. Bu ulduz axınlarının tamamilə pozulmadan əvvəl gelgit qüvvələri tərəfindən öz orbitində uzanan kürəcik qruplar və ya cırtdan qalaktikalar olduğu düşünülür.

Nyx-in kəşfi dövri bir yol keçdi, lakin bu gün astronomiya və astrofizikanın çoxşaxəli yolunu əks etdirən bir yol.

Kosmosdakı atəş

Necib, Samanyolu'ndaki ulduzların və qaranlıq maddənin kinematikasını - ya da hərəkətlərini araşdırır. "Müəyyən bir şəkildə birlikdə hərəkət edən hər hansı bir ulduz dəstəsi varsa, bu, ümumiyyətlə bizə birlikdə hərəkət etməyimizin bir səbəbi olduğunu izah edir."

2014-cü ildən bu yana Caltech, Northwestern University, UC San Diego və UC Berkeley tədqiqatçıları, FIRE (Feedback In Realistic Environments) adlı bir layihə çərçivəsində realist qalaktikaların yüksək detallı simulyasiyalarını inkişaf etdirirlər. Bu simulyasiyalara alimlərin qalaktikaların necə meydana gəldiyi və inkişaf etdiyi barədə bildikləri hər şey daxildir. Zamanın başlanğıcının virtual ekvivalentindən başlayaraq simulyasiyalar özümüzə bənzəyən və hərəkət edən qalaktikalar meydana gətirir.

Samanyolu Xəritəçəkmə

FIRE layihəsi ilə paralel olaraq Gaia kosmik rəsədxanası 2013-cü ildə Avropa Kosmik Agentliyi tərəfindən istifadəyə verildi. Məqsəd, Samanyolu qalaktikasında və xaricində təxminən bir milyard ulduzdan ibarət qeyri-adi dəqiq üç ölçülü xəritə yaratmaqdır.

"Bu günə qədər edilən ən böyük kinematik tədqiqatdır. Rəsədxanada bir milyard ulduzun hərəkəti təmin edilir" dedi. "Bunun bir hissəsi, yeddi milyon ulduz, 3D sürətlərə malikdir, bu da bir ulduzun harada olduğunu və hərəkətini dəqiq bilə biləcəyimiz deməkdir. Çox kiçik məlumat dəstlərindən əvvəl başa düşə bilmədiyimiz kütləvi analizlər aparmışıq. Samanyolu quruluşu. "

Nyx-in kəşfi bu iki böyük astrofizika layihəsinin birləşdirilməsini və dərin öyrənmə metodlarından istifadə edərək analiz edilməsini əhatə edir.

Həm simulyasiyaların, həm də səma sorğusunun ünvanladığı suallar arasında: Samanyolu bugünkü vəziyyətinə necə gəldi?

Necib, "Gökadalar başqa qalaktikaları yutaraq meydana gəlir" dedi. "Samanyolu sakit bir birləşmə tarixinə sahib olduğunu düşündük və bir müddət simulyasiyalarımız çox birləşmə göstərdiyinə görə bunun nə qədər sakit olduğu ilə əlaqəli idi. İndi bir çox kiçik quruluşa çıxışı ilə bunun olmadığını Göründüyü qədər sakit deyil. Bütün bu alətlərə, məlumatlara və simulyasiyalara sahib olmaq çox güclüdür. Bu problemi həll etmək üçün hamısı birdən istifadə edilməlidir. Hələ meydana gəlməni həqiqətən başa düşməyin başlanğıc mərhələsindəyik. Samanyolu. "

Gaia'ya Dərin Öyrənmənin Tətbiqi

Bir milyard ulduzun xəritəsi qarışıq bir nemətdir: bu qədər məlumat, lakin insan qavrayışı ilə təhlil etmək demək olar ki, mümkün deyil.

"Əvvəllər astronomlar bir çox araşdırma və plan qurmalı idilər və bəlkə də bəzi klasterləşdirmə alqoritmlərindən istifadə etməli idilər. Ancaq bu artıq mümkün deyil" dedi Necib. "Yeddi milyon ulduza baxıb nə etdiklərini anlaya bilmərik. Bu layihə seriyasında etdiklərimiz Gaia süni kataloqlarını istifadə etmək idi."

Robyn Sanderson (Pensilvaniya Universiteti) tərəfindən hazırlanmış Gaia saxta kataloqu mahiyyətcə belə soruşdu: 'FIRE simülasyonları gerçək olsaydı və Gaia ilə müşahidə olunsaydı, nə görərdik?'

Daha əvvəl Böyük Hadron Kollayderi (LHC) layihəsində iştirak edən Necibin iş birliyi işçisi Bryan Ostdiek (əvvəllər Oregon Universitetində və indi Harvard Universitetində) maşın və dərin öyrənmə istifadə edərək nəhəng məlumat dəstləri ilə işləmək təcrübəsinə sahib idi. Bu metodların astrofizikaya verilməsi kosmosun araşdırılması üçün yeni bir yolun qapısını açdı.

"LHC-də inanılmaz simulyasiyalarımız var, lakin onlar üzərində təlim keçmiş maşınların real fizikanı deyil, simulyasiyanı öyrənə biləcəyindən qorxuruq" dedi. "Bənzər bir şəkildə, FIRE qalaktikaları modellərimizi öyrətmək üçün gözəl bir mühit təmin edir, lakin Samanyolu deyil. Simulyasiyada maraqlı ulduzları müəyyənləşdirməyimizə kömək edəcək şeyləri deyil, bunun necə əldə ediləcəyini də öyrənməli idik. həqiqi qalaktikamıza ümumiləşdirin. "

Komanda, hər ulduzun virtual qalaktikalardakı hərəkətlərini izləmək və ulduzları ya ev sahibi qalaktikada anadan olmuş, ya da qalaktikanın birləşməsinin məhsulu olaraq yığılmış kimi etiketləmək üsulunu inkişaf etdirdi. Fərqlər çox vaxt incə olmasına baxmayaraq, iki növ ulduz fərqli imzalara sahibdir. Bu yazılardan sonra digər YANĞIN simulyasiyalarında sınaqdan keçirilmiş dərin öyrənmə modelinin hazırlanması üçün istifadə edilmişdir.

Kataloqu qurduqdan sonra Gaia məlumatlarına tətbiq etdilər. "Sinir şəbəkəsinə, 'Öyrəndiklərinizə əsaslanaraq, ulduzların yığılmış olub olmadığını etiketləyə bilərsinizmi?' Deyə soruşduq" dedi Necib.

Model, Samanyolu xaricində 0-dan 1-ə qədər bir ulduzun doğulduğuna nə qədər inandığını sıraladı. Komanda səhvlərə qarşı dözümlülük göstəricisi yaratdı və nəticələri araşdırmağa başladı.

Bir verilənlər bazasında öyrədilmiş bir modelin tətbiq edilməsi və fərqli, lakin əlaqəli birinə tətbiq edilməsinə bu yanaşma transfer öyrənmə adlanır və çətinliklərlə dolu ola bilər. Necib, "Simulyasiya ilə bağlı süni şeylər öyrənmədiyimizə əmin olmalıyıq, amma həqiqətən məlumatlarda nələr olduğunu" dedi. "Bunun üçün ona bir az kömək etməli və bir az lövbər verməsi üçün məlum bəzi elementləri yenidən çəkməsini söyləməliydik."

Əvvəlcə qalaktikanın məlum xüsusiyyətlərini müəyyən edib-etməyəcəyini yoxladılar. Bunlara "Gaia kolbasa" - təxminən altı ilə on milyard il əvvəl Samanyolu ilə birləşən və fərqli bir kolbasa bənzər bir orbital forma sahib olan bir cırtdan qalaktikanın qalıqları daxildir.

"Bunun çox spesifik bir imzası var" dedi. "Əgər sinir şəbəkəsi nəzərdə tutulduğu şəkildə işləsə, orada olduğunu bildiyimiz bu nəhəng quruluşu görməliyik."

Gaia kolbasa, orada Ulduz halo - Süd Yoluna izahlı forma verən arxa plan ulduzları və uzaq keçmişdə Samanyolu ilə birləşən və bilinən başqa bir cırtdan qalaktika olan Helmi axını da var idi. 1999.

İlk mənzərə: Nyx

Model analizdə başqa bir quruluş təyin etdi: Samanyolu diski ilə fırlanan, eyni zamanda qalaktikanın mərkəzinə doğru gedən 250 ulduzdan ibarət bir dəstə.

"İlk instinktiniz bir səhviniz olmasıdır" dedi Necib. "Sən də" Oh yox! " Beləliklə, üç həftə ərzində heç bir işbirliyimdə olanlara heç nə demədim. Sonra bunun bir səhv olmadığını, əslində real olduğunu və yeni olduğunu anlamağa başladım. "

Bəs əgər artıq aşkarlansaydı? "Sən ədəbiyyatdan keçməyə başlayırsan ki, heç kimin onu görmədiyindən və xoşbəxtlikdən mənim üçün heç kimin görmədiyindən əmin oldun. Buna görə də adını çəkməliyəm, astrofizikada ən həyəcan verici olan şeydir. Gecənin yunan tanrıçası Nyx dedim. Bu xüsusi quruluş çox maraqlıdır, çünki maşın öyrənmədən görmək çox çətin olardı. "

Layihə bir çox fərqli mərhələdə inkişaf etmiş hesablama tələb edirdi. FIRE və yenilənmiş FIRE-2 simulyasiyaları indiyədək sınanmış qalaktikaların ən böyük kompüter modellərindəndir. Doqquz əsas simulyasiyanın hər biri - hər biri günəş üçün bir az fərqli başlanğıc nöqtəsi olan üç ayrı qalaktika formasiyası aylar ərzində dünyanın ən böyük, ən sürətli super kompüterlərini hesablamağa başladı. Bunlara Milli Supercomputing Applications Center (NCSA), NASA-nın High-End Computing imkanları və son olaraq Texas Advanced Computing Center-də (TACC) yerləşən Stampede2-də Mavi Sular daxil idi.

Tədqiqatçılar, dərin öyrənmə modelini öyrətmək və kütləvi Gaia verilənlər bazasına tətbiq etmək üçün Oregon Universitetindəki qruplardan istifadə etdilər. Hal-hazırda işi davam etdirmək üçün dünyanın hər hansı bir universitetindəki ən sürətli sistem olan Frontera'dan istifadə edirlər.

Necib, "Bu layihə ilə əlaqəli hər şey hesablama baxımından çox yoğun və geniş miqyaslı hesablama olmadan reallaşmayacaq" dedi.

Gələcək addımlar

Necib və qrupu yerüstü teleskoplardan istifadə edərək Nyx'i daha da araşdırmağı planlaşdırırlar. Bu, axının kimyəvi quruluşu haqqında məlumat verəcək və Nyx'ın Samanyolu'na gəlişini təyin etmələrinə kömək edəcək və ehtimal ki haradan gəldiyinə dair ipuçları verəcəkdir.

Gaia'nın 2021-ci ildəki növbəti məlumat buraxılışı, kataloqda 100 milyon ulduz haqqında əlavə məlumat ehtiva edəcək və bu da toplanmış klasterlərin daha çox kəşfini edəcəkdir.

"Gaia missiyası başlayanda astronomlar bunun həyəcanlanacaqları çox yer alacaqları ən böyük məlumat dəstlərindən biri olduğunu bildilər" dedi. "Ancaq verilənlər bazasına uyğunlaşmaq üçün texnikalarımızı inkişaf etdirməliyik. Əgər metodlarımızı dəyişdirməsək və ya yeniləməsəydik, verilənlər bazamızdakı fizikanı əldən verərdik."

Caltech komandasının yanaşmasının uğurları daha da böyük təsir göstərə bilər. "Bir çox tədqiqat sahəsi və tədqiqatla əlaqəli olmayan şeylər üçün də mövcud olacaq hesablama vasitələri hazırlayırıq" dedi. "Ümumiyyətlə texnoloji sərhədi bu şəkildə itələyirik."


Kozmik Şəfəqdəki Toz: Samanyolu & # 8217s Mərkəzindən İpuçları

Başlıq: Galaktik Mərkəzdə Köhnə Supernova Toz Fabriki Aşkarlandı
Müəlliflər: Ryan M. Lau, Terry L. Herter, Mark R. Morris, Zhiyuan Li, Joseph D. Adams
İlk Müəllif & # 8217s institutu: Cornell Universiteti
Vəziyyət: Nəşr olunub Elm

Qalaktikamızın mərkəzi ulduzlararası tozla örtülmüşdür və Dünyadakı toz dovşanlarına nisbətən tüstüyə yaxın bir qarışıq. Bu örtük görünən işığın köməyi ilə Süd Yolunun daxili hissəsini öyrənməyi çətinləşdirir. Toz digər qalaktikalarda da gizlənir. Gənc Kainatdakı uzaq qalaktikalarda toz hər yerdə olur. Bu geniş toz su anbarları necə bu qədər sürətlə yaradıldı? Bugünkü & # 8217s sənədinin müəllifləri Süd Yolunun mərkəzinin yaxınlığındakı toz müşahidələrindən istifadə edərək, Supernovaların Kainatımızın tozlu şəfəqi üçün məsuliyyət daşıdığını iddia edirlər.

Bir ulduz supernovaya getdikdə, karbon və oksigen kimi ağır elementlərlə zəngin olan material atır. Bu ağır elementlər, ulduzlararası toz üçün bina daşlarıdır. Məsələ burasındadır ki, supernova partladıqdan sonra genişlənən supernova qalığı ətrafdakı qazla toqquşur və genişlənən qabığın arasından geriyə bir şok dalğası göndərir. Bu şok dalğası, isti qazın toz dənəciklərini atomla parçaladığı üçün yeni əmələ gələn tozların çoxunu məhv edə bilər. Tozun Kainatdakı bu qarşılıqlı təsirdən xilas ola biləcəyini göstərmək üçün müəlliflər Süd Yolumuzun, ilk qalaktikalara ən yaxın analoqu olan qalaktik mərkəzini hədəf aldılar.

Müəlliflər, qalaktikamızdan yalnız 5 parsek və 10.000 il əvvəl partlayan bir supernovanın (Sgr A East supernova qalığı adlanır) qalıqlarını müşahidə etdilər. Qalaktik mərkəzdə mühit qazının sıxlığı ilk qalaktikalardakı sıx mühitə bənzər qalaktik ortalamadan yüksəkdir. Bu qalığın yaşı, qalan hər hansı bir tozun qalıq ətrafdakı bu sıx qazla toqquşması nəticəsində meydana gələn əks şok dalğasından xilas olmasını da təmin edir.

İsti toz, infraqırmızıda ən güclü şəkildə qara cisim şüaları yayır. SOFIA rəsədxanasından istifadə və dəyişdirilmiş bir Boeing 747! & # 8211 müəlliflər, supernova qalıqlarında tozdan gələn infraqırmızı emissiya aşkar etdilər. Bu tozun əslində supernova qalığının içində olduğundan əmin olmaq üçün müəlliflər digər dalğa boylarında müşahidələr tərtib etdilər (Şəkil 1). Müəlliflər, toz emissiyasının qalığın mərkəzinə yaxın olduğunu və yaxınlıqdakı soyuq qaz buludları ilə əlaqəli olmadığını göstərmək üçün radio, rentgen və submillimetr müşahidələrindən istifadə etdilər.

Şəkil 1: Supernova qalığı ətrafındakı bölgənin çox dalğa boyu görünüşü. Toz emissiyası sarı konturlarda göstərilir. İsti qaz (bənövşəyi) yayan rentgen şüası toz emissiyası ilə üst-üstə düşmür, bu da sağ qalan tozun qalığın daha soyuducu və daha sıx bir hissəsində olduğunu göstərir. Submillimetr emissiyası (yaşıl) toz emissiyasının yaxınlıqdakı soyuq molekulyar buluddan gəlmədiyini göstərir.

Bütün müşahidələr eyni nəticəyə işarə edir: toz bu fövqəlnova qalıqda qalmışdır. Müəlliflər tozun istiliyi və quruluşunu araşdırmağa davam edirlər.

Müxtəlif dalğa uzunluğu aralığında infraqırmızı tullantıların intensivliyini müqayisə edərək müəlliflər bölgənin rənginin xəritəsini hazırladılar (Şəkil 2), Planck & # 8217s Qanunu istifadə edərək rəngin toz istiliyinə çevrilməsi. Bu bölgədəki toz qara dəlik ətrafındakı mərkəzi ulduz qrupundan gələn radiasiya ilə qızdırılır. Fəqət supernova qalığındakı toz, ulduz qrupundan eyni məsafədə olan 75 Kelvin tozuna nisbətən 100 Kelvində qəribə bir yüksək temperatura malikdir. Müəlliflər bu yüksək temperaturun üç amilə görə ola biləcəyini iddia edirlər.

Şəkil 2: Supernovanın qalığı və ətrafında müşahidə olunan toz temperaturu. Supernova qalığı mərkəzin üstündə yerləşən 100 K-dəki damardır. Dairələr mərkəzi ulduz qrupunun (sarı ulduz) tozları qızdırdığını güman edərək gözlənilən toz temperaturlarını göstərir. Böyük toz dənələri (narıncı və qırmızı dairələr) kiçik toz dənələri (yaşıl dairə) qədər asanlıqla qızdırılmır. Qalan toz emissiyası kiçik toz dənəsi modeli (yaşıl dairə) ilə ən çox uyğun gəlir.

Birincisi, əlavə istilik təmin edən digər yaxınlıqdakı ulduzlar ola bilər. Ancaq bunların infraqırmızı görüntülərdə görünməyən nöqtə mənbəyi kimi görünməsi gözlənilir. İkincisi, tozun elektronlarla toqquşması tozu isidə bilər, lakin müəlliflər bölgədəki elektronların sıxlığının və temperaturunun toqquşma istiliyinin vacib olması üçün yetərli olmadığını müəyyənləşdirirlər. Üçüncüsü, müəlliflər tozun ümumiyyətlə güman ediləndən daha kiçik toz dənələrindən ibarət olduğunu təklif edirlər. Soğanı doğrayıb daha tez bişirilməsinə imkan verdiyi kimi, toz dənələrini də kiçik parçalara ayırmaq daha asan qızdırılmasına imkan verir.

Müəlliflər, supernovanın qalığındakı əks şok dalğasının ümumiyyətlə sağ qalan toz dənələrini parçaladığını və ortalama toz dənəciklərinin ölçüsünü 10 dəfə azaltdığını iddia edirlər. Müəlliflər, toz dənələri ölçülərinin belə bir qarışığının modelləşdirilməsinin müşahidə olunan infraqırmızı rəngləri çoxalda biləcəyini göstərirlər. dalğa uzunluqları aralığında axınlar.

Bu qalıqda müşahidə olunan infraqırmızı emissiyanı əlavə etdikdə, cəmi 0,02 günəş kütləsi toz supernovadan 10.000 il sonra xilas oldu. Toz istehsalının necə modelləşdirildiyinə görə, supernovada istehsal olunan tozun% 7 ilə% 20 arasında bu qalıqdakı şok dalğasından xilas oldu. Bu sağ qalma nisbəti, daha erkən qalaktika üçün gözlədiyimiz kimi daha sıx mühitlərdə daha da artırıla bilər. Müəlliflər, supernovaların Kainatın başlanğıcında müşahidə olunan tozun çox hissəsini yarada biləcəyi qənaətinə gəldilər.


Astronomlar Süd Yolunda 27 Yeni Supernova Qalıqlarını Kəşf Edirlər

Beynəlxalq astronomlar qrupu, Murchison Radio-Astronomiya Rəsədxanasında aşağı tezlikli radio teleskopu olan Murchison Widefield Array (MWA) -dan GaLactic və Extragalactic All-sky MWA anketinin (GLEAM) məlumat yayımından istifadə edərək 27 yeni supernova qalığı aşkar etdi. Qərbi Avstraliyada (MRO).

Bunlar yeni aşkarlanan 27 supernova qalıqlarıdır. MWA radio görüntüləri, ulduzlar arası boşluğa davamlı genişlənməyə davam edərkən partlamaların kənarlarını izləyir. Bəziləri nəhəng, dolunaydan daha böyükdür, bəziləri isə kiçik və Samanyolu'nun mürəkkəbliyində tapmaq çətindir. Təsvir krediti: Natasha Hurley-Walker, ICRAR & amp Curtin / GLEAM Team.

GLEAM sorğusu, 72 ilə 231 MHz arasındakı tezliklərdə radio dalğaları istifadə edərək səmanı xəritələyir və iki arcminute (təxminən insan gözü ilə) bir qətnaməyə malikdir.

"Qalaktik mərkəzin mürəkkəbliyinə baxarkən üst-üstə düşən müxtəlif cisimlərin açılmasını mümkün edən bu geniş frekans aralığının gücüdür" dedi Natura Hurley-Walker, Beynəlxalq Curtin Universiteti nodunun astrofiziki. Radio Astronomiya Tədqiqatları Mərkəzi (ICRAR).

"Əslində, fərqli obyektlərin fərqli" radio rəngləri "var, buna görə hansı fizikanın oynandığını öyrənmək üçün bunlardan istifadə edə bilərik."

MWA şəkillərindən istifadə edərək, Dr. Hurley-Walker və həmkarları, supernovalarda partlayan 27 böyük ulduzun qalıqlarını kəşf etdilər.

Bu ulduzlar min illər əvvəl dramatik məhv olmasından əvvəl Günəşimizdən səkkiz və ya daha çox dəfə kütləvi olardı.

Bu MWA radio görüntüsü ən aşağı frekanslar qırmızı, orta tezliklər yaşıl və ən yüksək tezliklər mavi olan Samanyolu yeni bir görünüşünü göstərir. Nəhəng qızıl liflər nəhəng maqnit sahələrini göstərir, kiçik sferik baloncuklar kimi fövqəlnova qalıqları görünür və kütləvi ulduz forması bölgələri mavi rəngdə görünür. Galaktikamızın mərkəzindəki supermassive qara dəlik mərkəzdəki parlaq ağ bölgədə gizlidir. Təsvir krediti: Natasha Hurley-Walker, ICRAR & amp Curtin / GLEAM Team.

"Yeni kəşf edilmiş supernova qalıqlarından biri, Qalaktikamızın müstəvisindən çox uzaq bir boşluq bölgəsindədir və bu səbəbdən olduqca gənc olmasına baxmayaraq, çox zəifdir" dedi Dr.Hurley-Walker.

"Bu, 9000 il əvvəl ölmüş bir ulduzun qalıqlarıdır, yəni o zaman partlayış Avstraliyadakı yerli insanlara görünə bilərdi."

Kəşf edilmiş supernova qalıqlarından ikisi, göy bölgəsində kütləvi ulduzların olmadığı bir bölgədə tapılmış olduqca qeyri-adi ‘yetimlər’ deməkdir ki, bu da digər bölgələrdə gələcək axtarışların astronomların gözlədiyindən daha uğurlu ola biləcəyi deməkdir. Tədqiqatda aşkar olunan digər supernova qalıqları çox köhnədir.

"Bu, bizim üçün həqiqətən həyəcan verici, çünki həyatın bu mərhələsində supernova qalıqlarını tapmaq çətindir və onlar bizə Samanyolu keçmişdə geriyə baxmağa imkan verir" dedi Dr.Hurley-Walker.

N. Hurley-Walker və s. 2019. 345 ° & lt l & lt 60 °, 180 ° & lt l & lt 240 ° üzərində GLEAM anketində yeni namizəd radio supernova qalıqları aşkar edildi. Avstraliya Astronomiya Cəmiyyətinin nəşrləri 36: E045 doi: 10.1017 / pasa.2019.34

N. Hurley-Walker və s. 2019. Namizəd radio supernova qalıqları, 345 ° & lt l & lt 60 ° və 180 ° & lt l & lt 240 ° üzərində GLEAM anketində müşahidə edildi. Avstraliya Astronomiya Cəmiyyətinin nəşrləri 36: E048 doi: 10.1017 / pasa.2019.33

N. Hurley-Walker və s. 2019. GaLactic və Extragalactic All-sky Murchison Widefield Array (GLEAM) tədqiqatı II: Galaktik düzlük 345 ° & lt l & lt 67 °, 180 ° & lt l & lt 240 °. Avstraliya Astronomiya Cəmiyyətinin nəşrləri 36: E047 doi: 10.1017 / pasa.2019.37


Keçmişə nəzər salmaq

Bir zaman maşını bu sualları cavablandırmaq üçün ideal bir vasitə olardı: kainatı tariximiz boyu öz formalarımız və böyüdüyümüz kimi necə görə bilərik.

Nə yaxşı ki, belə vaxt maşınları mövcuddur. Teleskoplar keçmişə nəzər salmağa imkan verir. İşığın sürəti sonlu olduğundan uzaqdakı cisimləri olduğu kimi deyil, olduğu kimi görürük və nə qədər irəliləsək də keçmişə baxırıq.

Hubble Kosmik Teleskopu, Spitzer Kosmik Teleskopu və Yerdəki nəhəng teleskoplarla astronomlar kainat tarixinin çox hissəsini görə bildilər.

Hubble-dan alınan görüntülər, gecə səmasının kiçik bir hissəsində, milyardlarla işıq ili uzaqlıqdakı minlərlə qalaktikanı ortaya qoyur.

Bu anlıq görüntüləri tutarlı bir tarixə bağlamaq astronomlar üçün bir problemdir. Zaman keçdikcə fərdi qalaktikaları seyr etmirik, ancaq milyardlarla illik tarixlə ayrılan populyasiyalardan nümunələr götürürük.

Önümüzdəki on ildə yeni teleskoplar və alətlər sahədə inqilab edəcək və Avstraliya aparıcı rol oynayacaq.

İngiltərə-Avstraliya teleskopu üçün yeni bir cihaz olan HERMES, Samanyolu ulduzlarını misilsiz bir dəqiqliklə araşdıracaq.

Avstraliya, eyni zamanda 8 metr diametrli yeddi güzgüdən istifadə edəcək bir leviathan olan Giant Magellan Teleskopunun ortağıdır. Bu teleskop uzaq kainatın görünüşlərini Hubble'dan daha böyük detallarla təmin edəcəkdir.

İndi Qərbi Avstraliyada inşası davam edən Avstraliya Kvadrat Kilometr Array Pathfinder, kainat gənc ikən güclü bir şəkildə ulduz meydana gətirən qalaktikaları təyin edəcək.

Sual qalacaq, amma yaxın on ildə astronomlar ev qalaktikamız olan Samanyolu-nun mənşəyi və təkamülü ilə bağlı böyük suallara cavab verə bilərlər.


Yer

Samanyolu və Andromeda qalaktikası nəhəng spiral qalaktikaların ikili sistemidir. Yoldaş qalaktikaları ilə birlikdə təxminən 50 yaxın qalaktikadan ibarət bir qrup olan Yerli Qrupu meydana gətirirlər. Yerli Qrup Qız bürcünün bir hissəsidir.

Süd Yolu, Yerli Qrupdakı iki kiçik qalaktikanın və bir sıra cırtdan qalaktikaların orbitindədir. Bunlardan ən böyüyü 20.000 işıq ili diametri olan Böyük Magellan Bulududur. Yaxın bir yoldaşı Kiçik Magellan Buludu var. Magellanic Stream, bu iki kiçik qalaktikanı birləşdirən özünəməxsus bir neytral hidrogen qazıdır. Axının Galaxy ilə gelgit qarşılıqlı əlaqəsində Magellanic Buludlarından süründürüldüyü düşünülür. Samanyolu ətrafında dövr edən cırtdan qalaktikalardan bəziləri Canis Major Cırtdanı (ən yaxın), Oxatan Cırtdanı Eliptik Qalaktikası, Ursa Kiçik Cırtdanı, Heykəltəraz Cırtdanı, Sextans Cırtdanı, Fornax Cırtdanı və I Leo Cırtdanıdır. Ən kiçik Samanyolu cırtdan qalaktikaların diametri yalnız 500 işıq ilidir. Bunlara Carina Cırtdanı, Drako Cırtdanı və Leo II Cırtdanı daxildir. Hələ Samanyolu ilə dinamik olaraq əlaqəli olan aşkarlanmamış cırtdan qalaktikalar ola bilər. Qaçınma zonasında aparılan müşahidələr tez-tez yeni və yaxın qalaktikaları aşkar edir. Əsasən qaz və tozdan ibarət olan bəzi qalaktikalar indiyə qədər aşkarlanmaqdan yayınmış ola bilər.

2006-cı ilin yanvarında, tədqiqatçılar Samanyolu'nun diskindəki əvvəllər açıqlanmayan bir çözgünün eşlendiğini və Böyük və Kiçik Magellan Buludları tərəfindən Qalaktika ətrafında dövr etdikləri üçün müəyyən bir dalğalanma və ya titrəmə olduğunu və müəyyən tezliklərdə titrəmələrə səbəb olduğunu bildirdi. kənarlarından keçəndə. [22] Əvvəllər Samanyolu kütləsinin təxminən 2% -i olan bu iki qalaktika, Samanyolu təsir edə bilməyəcək qədər kiçik hesab olunurdu. Ancaq qaranlıq maddəni nəzərə alaraq, bu iki qalaktikanın hərəkəti, daha böyük Samanyolu təsir edən bir oyanma meydana gətirir. Qaranlıq maddənin nəzərə alınması, Galaxy üçün kütlədə təxminən iyirmi dəfə artımla nəticələnir. Bu hesablama Amherst Massachusetts Universitetindən Martin Weinberg tərəfindən hazırlanan bir kompüter modelinə görədir. Bu modeldə qaranlıq maddə bilinən qaz təbəqəsi ilə qalaktik diskdən yayılır. Nəticədə, model Magellan Buludlarının cazibə qüvvəsinin Galaxy-dan keçərkən gücləndiyini proqnozlaşdırır.

Mövcud ölçülər, Andromeda qalaktikasının saniyədə 100 ilə 140 kilometrə yaxınlaşdığını göstərir. Samanyolu, qalaktikaların nisbi hərəkəti üçün bilinməyən yan komponentlərin əhəmiyyətindən asılı olaraq 3 ilə 4 milyard il ərzində onunla toqquşa bilər. Çarpışsalar, Günəşin və Samanyolundakı digər ulduzların Andromeda qalaktikasının ulduzları ilə toqquşmayacağı, ancaq iki qalaktikanın bir milyard civarında bir eliptik qalaktika meydana gətirəcəyi düşünülür. il. [23]

Sürət

In the general sense, the absolute velocity of any object through space is not a meaningful question according to Einstein's Special Theory of Relativity, which declares that there is no "preferred" inertial frame of reference in space with which to compare the Galaxy's motion. (Motion must always be specified with respect to another object.)

Many astronomers believe the Milky Way is moving at approximately 600 km per second relative to the observed locations of other nearby galaxies. Most recent estimates range from 130 km/s to 1,000 km/s. If the Galaxy is moving at 600 km/s, Earth travels 51.84 million km per day, or more than 18.9 billion km per year, about 4.5 times its closest distance from Pluto. The Galaxy is thought to be moving towards the constellation Hydra, and may someday become a close-knit member of the Virgo cluster of galaxies.

Another reference frame is provided by the Cosmic microwave background (CMB). The Milky Way is moving at around 552 km/s [24] with respect to the photons of the CMB. This can be observed by satellites such as COBE and WMAP as a dipole contribution to the CMB, as photons in equilibrium at the CMB frame get blue-shifted in the direction of the motion and red-shifted in the opposite direction.

Relative to Earth

The Sun (and therefore the Earth and Solar System) may be found close to the inner rim of the Galaxy's Orion Arm, in the Local Fluff, at a hypothesized distance of 7.62±0.32 kpc from the Galactic Center. [25] [26] [27] [28] The distance between the local arm and the next arm out, the Perseus Arm, is about 6,500 light-years. [29] The Sun, and thus the Solar System, is found in what scientists call the galactic habitable zone.

The Apex of the Sun's Way, or the solar apex, is the direction that the Sun travels through space in the Milky Way. The general direction of the Sun's galactic motion is towards the star Vega near the constellation of Hercules, at an angle of roughly 60 sky degrees to the direction of the Galactic Center. The Sun's orbit around the Galaxy is expected to be roughly elliptical with the addition of perturbations due to the galactic spiral arms and non-uniform mass distributions. In addition the Sun oscillates up and down relative to the galactic plane approximately 2.7 times per orbit. This is very similar to how a simple harmonic oscillator works with no drag force (dampening) term.

It takes the Solar System about 225–250 million years to complete one orbit (a galactic year), [30] and so it is thought to have completed about 20–25 orbits during its lifetime or 0.0008 orbit since the origin of humans. The orbital speed of the solar system is 220 km/s, i.e., 1 light-year in ca. 1400 years, and 1 AU in 8 days. [31]


Antlia 2: Enormous Dwarf Galaxy Discovered in Orbit around Milky Way

Astronomers using data from ESA’s Gaia satellite have discovered a new dwarf satellite galaxy of the Milky Way. The dwarf galaxy, named Antlia 2, is located roughly 130,000 light-years from Earth in the constellation Antlia. It has avoided detection until now thanks to its extremely low density as well as a perfectly-chosen hiding place — behind the Milky Way’s bright central disk.

Böyük Magellan Buludu, Samanyolu Qalaktikası və Antlia 2 (soldan sağa). Təsvir krediti: V. Belokurov / Marcus və Gail Davies / Robert Gendler.

As structures emerged in the early Universe, dwarf galaxies were the first galaxies to form, and so most of their stars are old, low-mass and metal-poor.

But compared to the other known Milky-Way dwarf satellites, Antlia 2 is immense: it is as big as the Large Magellanic Cloud, and a third the size of the Milky Way itself.

What makes the newly-discovered galaxy even more unusual is how little light it gives out.

Compared to the Large Magellanic Cloud, Antlia 2 is 10,000 times fainter. In other words, it is either far too large for its luminosity or far too dim for its size.

“This is a ghost of a galaxy. Objects as diffuse as Antlia 2 have simply not been seen before. Our discovery was only possible thanks to the quality of the Gaia data,” said lead author Dr. Gabriel Torrealba, an astronomer at Taiwan’s Institute of Astronomy and Astrophysics.

Dr. Torrealba and co-authors searched the data from the Gaia mission’s second data release for Milky Way satellites by using RR Lyrae stars — old and metal-poor, typical of those found in dwarf galaxies.

“RR Lyrae had been found in every known dwarf satellite, so when we found a group of them sitting above the Galactic disk, we weren’t totally surprised,” said co-author Dr. Vasily Belokurov, researcher at Cambridge’s Institute of Astronomy.

“But when we looked closer at their location on the sky it turned out we found something new, as no previously identified object came up in any of the databases we searched through.”

Using the 3.9-m Anglo-Australian Telescope, the astronomers measured the spectra of more than 100 red giant stars in the ghostly object they spotted and confirmed that it was real — all the stars were moving together.

The team was also able to obtain the galaxy’s mass, which was much lower than expected for an object of its size.

“The simplest explanation of why Antlia 2 appears to have so little mass today is that it is being taken apart by the Galactic tides of the Milky Way,” said co-author Dr. Sergey Koposov, a scientist at Carnegie Mellon University.

“What remains unexplained, however, is the object’s giant size. Normally, as galaxies lose mass to the Milky Way’s tides, they shrink, not grow.”

G. Torrealba və s. 2018. The hidden giant: discovery of an enormous Galactic dwarf satellite in Gaia DR2. MNRAS, in press arXiv: 1811.04082


A new VISTA through the Milky Way

This small extract from the VISTA VVV survey of the central parts of the Milky Way shows the famous Trifid Nebula to the right of centre. It appears as faint and ghostly at these infrared wavelengths when compared to the familiar view in visible light. This transparency has brought its own benefits — many previously hidden background objects can now be seen clearly. Among these are two newly discovered Cepheid variable stars (detailed image below) &mdash the first ever spotted on the far side of the galaxy near its central plane. Image credit: ESO/VVV consortium/D. Minniti A new image taken with ESO’s VISTA survey telescope reveals the famous Trifid Nebula in a new and ghostly light. By observing in infrared light, astronomers can see right through the dust-filled central parts of the Milky Way and spot many previously hidden objects. In just this tiny part of one of the VISTA surveys, astronomers have discovered two unknown and very distant Cepheid variable stars that lie almost directly behind the Trifid. They are the first such stars found that lie in the central plane of the Milky Way beyond its central bulge. The positions of the newly discovered faint Cepheids are marked on this annotated version. Image credit: ESO/VVV consortium/D. Minniti As one of its major surveys of the southern sky, the VISTA telescope at ESO’s Paranal Observatory in Chile is mapping the central regions of the Milky Way in infrared light to search for new and hidden objects. This VVV survey (standing for VISTA Variables in the Via Lactea) is also returning to the same parts of the sky again and again to spot objects that vary in brightness as time passes.

A tiny fraction of this huge VVV dataset has been used to create this striking new picture of a famous object, the star formation region Messier 20, usually called the Trifid Nebula because of the ghostly dark lanes that divide it into three parts when seen through a telescope.

This picture compares a new view of the Trifid Nebula in infrared light, from the VVV VISTA survey (top) with a more familiar visible-light view from a small telescope (bottom). The glowing clouds of gas and dust are much less prominent in the infrared view, but many more stars behind the nebula become apparent, including the two newly discovered Cepheid variable stars. Image credit: ESO/VVV consortium/D. Minniti/Gábor Tóth The familiar pictures of the Trifid show it in visible light, where it glows brightly in both the pink emission from ionised hydrogen and the blue haze of scattered light from hot young stars. Huge clouds of light-absorbing dust are also prominent. But the view in the VISTA infrared picture is very different. The nebula is just a ghost of its usual visible-light self. The dust clouds are far less prominent, and the bright glow from the hydrogen clouds is barely visible at all. The three-part structure is almost invisible.

In the new image, as if to compensate for the fading of the nebula, a spectacular new panorama comes into view. The thick dust clouds in the disc of our galaxy that absorb visible light allow through most of the infrared light that VISTA can see. Rather than the view being blocked, VISTA can see far beyond the Trifid and detect objects on the other side of the galaxy that have never been seen before.

By chance this picture shows a perfect example of the surprises that can be revealed when imaging in the infrared. Apparently close to the Trifid in the sky, but in reality about seven times more distant [1] , a newly discovered pair of variable stars has been found in the VISTA data. These are Cepheid variables, a type of bright star that is unstable and slowly brightens and then fades with time. This pair of stars, which the astronomers think are the brightest members of a cluster of stars, are the only Cepheid variables detected so far that are close to the central plane, but on the far side of the galaxy. They brighten and fade over a period of eleven days. The Trifid Nebula, or Messier 20, lies in northwestern Sagittarius &mdash a Northern Hemisphere summer constellation rich in deep-sky objects (labelled red). AN graphic by Ade Ashford [1] The Trifid Nebula lies about 5,200 light-years from Earth the centre of the Milky Way is about 27,000 light-years away, in almost the same direction, and the newly discovered Cepheids are at a distance of about 37,000 light-years.


New collection of stars, not born in our galaxy, discovered in Milky Way

Astronomers can go their whole career without finding a new object in the sky. But for Lina Necib, a postdoctoral scholar in theoretical physics at Caltech, the discovery of a cluster of stars in the Milky Way, but not born of the Milky Way, came early - with a little help from supercomputers, the Gaia space observatory, and new deep learning methods.

Yazı Nature Astronomy this week, Necib and her collaborators describe Nyx, a vast new stellar stream in the vicinity of the Sun, that may provide the first indication that a dwarf galaxy had merged with the Milky Way disk. These stellar streams are thought to be globular clusters or dwarf galaxies that have been stretched out along its orbit by tidal forces before being completely disrupted.

The discovery of Nyx took a circuitous route, but one that reflects the multifaceted way astronomy and astrophysics are studied today.

Necib studies the kinematics -- or motions -- of stars and dark matter in the Milky Way. "If there are any clumps of stars that are moving together in a particular fashion, that usually tells us that there is a reason that they're moving together."

Since 2014, researchers from Caltech, Northwestern University, UC San Diego and UC Berkeley, among other institutions, have been developing highly-detailed simulations of realistic galaxies as part of a project called FIRE (Feedback In Realistic Environments). These simulations include everything scientists know about how galaxies form and evolve. Starting from the virtual equivalent of the beginning of time, the simulations produce galaxies that look and act much like our own.

Concurrent to the FIRE project, the Gaia space observatory was launched in 2013 by the European Space Agency. Its goal is to create an extraordinarily precise three-dimensional map of about one billion stars throughout the Milky Way galaxy and beyond.

"It's the largest kinematic study to date. The observatory provides the motions of one billion stars," she explained. "A subset of it, seven million stars, have 3D velocities, which means that we can know exactly where a star is and its motion. We've gone from very small datasets to doing massive analyses that we couldn't do before to understand the structure of the Milky Way."

The discovery of Nyx involved combining these two major astrophysics projects and analyzing them using deep learning methods.

Among the questions that both the simulations and the sky survey address is: How did the Milky Way become what it is today?

"Galaxies form by swallowing other galaxies," Necib said. "We've assumed that the Milky Way had a quiet merger history, and for a while it was concerning how quiet it was because our simulations show a lot of mergers. Now, with access to a lot of smaller structures, we understand it wasn't as quiet as it seemed. It's very powerful to have all these tools, data and simulations. All of them have to be used at once to disentangle this problem. We're at the beginning stages of being able to really understand the formation of the Milky way."

Applying Deep Learning to Gaia

A map of a billion stars is a mixed blessing: so much information, but nearly impossible to parse by human perception.

"Before, astronomers had to do a lot of looking and plotting, and maybe use some clustering algorithms. But that's not really possible anymore," Necib said. "We can't stare at seven million stars and figure out what they're doing. What we did in this series of projects was use the Gaia mock catalogues."

The Gaia mock catalogue, developed by Robyn Sanderson (University of Pennsylvania), essentially asked: 'If the FIRE simulations were real and observed with Gaia, what would we see?'

Necib's collaborator, Bryan Ostdiek (formerly at University of Oregon, and now at Harvard University), who had previously been involved in the Large Hadron Collider (LHC) project, had experience dealing with huge datasets using machine and deep learning. Porting those methods over to astrophysics opened the door to a new way to explore the cosmos.

"At the LHC, we have incredible simulations, but we worry that machines trained on them may learn the simulation and not real physics," Ostdiek said. "In a similar way, the FIRE galaxies provide a wonderful environment to train our models, but they are not the Milky Way. We had to learn not only what could help us identify the interesting stars in simulation, but also how to get this to generalize to our real galaxy."

The team developed a method of tracking the movements of each star in the virtual galaxies and labelling the stars as either born in the host galaxy or accreted as the products of galaxy mergers. The two types of stars have different signatures, though the differences are often subtle. These labels were used to train the deep learning model, which was then tested on other FIRE simulations.

After they built the catalogue, they applied it to the Gaia data. "We asked the neural network, 'Based on what you've learned, can you label if the stars were accreted or not?'" Necib said.

The model ranked how confident it was that a star was born outside the Milky Way on a range from 0 to 1. The team created a cutoff with a tolerance for error and began exploring the results.

This approach of applying a model trained on one dataset and applying it to a different but related one is called transfer learning and can be fraught with challenges. "We needed to make sure that we're not learning artificial things about the simulation, but really what's going on in the data," Necib said. "For that, we had to give it a little bit of help and tell it to reweigh certain known elements to give it a bit of an anchor."

They first checked to see if it could identify known features of the galaxy. These include "the Gaia sausage" -- the remains of a dwarf galaxy that merged with the Milky Way about six to ten billion years ago and that has a distinctive sausage-like orbital shape.

"It has a very specific signature," she explained. "If the neural network worked the way it's supposed to, we should see this huge structure that we already know is there."

The Gaia sausage was there, as was the stellar halo -- background stars that give the Milky Way its tell-tale shape -- and the Helmi stream, another known dwarf galaxy that merged with the Milky Way in the distant past and was discovered in 1999.

The model identified another structure in the analysis: a cluster of 250 stars, rotating with the Milky Way's disk, but also going toward the center of the galaxy.

"Your first instinct is that you have a bug," Necib recounted. "And you're like, 'Oh no!' So, I didn't tell any of my collaborators for three weeks. Then I started realizing it's not a bug, it's actually real and it's new."

But what if it had already been discovered? "You start going through the literature, making sure that nobody has seen it and luckily for me, nobody had. So I got to name it, which is the most exciting thing in astrophysics. I called it Nyx, the Greek goddess of the night. This particular structure is very interesting because it would have been very difficult to see without machine learning."

The project required advanced computing at many different stages. The FIRE and updated FIRE-2 simulations are among the largest computer models of galaxies ever attempted. Each of the nine main simulations -- three separate galaxy formations, each with slightly different starting point for the sun -- took months to compute on the largest, fastest supercomputers in the world. These included Blue Waters at the National Center for Supercomputing Applications (NCSA), NASA's High-End Computing facilities, and most recently Stampede2 at the Texas Advanced Computing Center (TACC).

The researchers used clusters at the University of Oregon to train the deep learning model and to apply it to the massive Gaia dataset. They are currently using Frontera, the fastest system at any university in the world, to continue the work.

"Everything about this project is computationally very intensive and would not be able to happen without large-scale computing," Necib said.

Necib and her team plan to explore Nyx further using ground-based telescopes. This will provide information about the chemical makeup of the stream, and other details that will help them date Nyx's arrival into the Milky Way, and possibly provide clues on where it came from.

The next data release of Gaia in 2021 will contain additional information about 100 million stars in the catalogue, making more discoveries of accreted clusters likely.

"When the Gaia mission started, astronomers knew it was one of the largest datasets that they were going to get, with lots to be excited about," Necib said. "But we needed to evolve our techniques to adapt to the dataset. If we didn't change or update our methods, we'd be missing out on physics that are in our dataset."

The successes of the Caltech team's approach may have an even bigger impact. "We're developing computational tools that will be available for many areas of research and for non-research related things, too," she said. "This is how we push the technological frontier in general."

İmtina: AAAS və EurekAlert! EurekAlert-ə göndərilən xəbərlərin düzgünlüyünə görə məsuliyyət daşımırlar! töhfə verən təşkilatlar tərəfindən və ya EurekAlert sistemi vasitəsilə hər hansı bir məlumatın istifadəsi üçün.


Videoya baxın: Qalaktikalarda olan Qızıl Nisbət (Sentyabr 2021).