Các nhà nghiên cứu của Queen dẫn đầu việc phát hiện hai thiên hà vòng cực tiềm năng.

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Queen, đã xác định được hai thiên hà vùng cực có thể có, theo kết quả công bố ngày 13 tháng 9 trên tạp chí. Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.

Các nhà nghiên cứu của Queen, Nathan Deeg và Christine Speakens (Vật lý, Vật lý Kỹ thuật và Thiên văn học) đã dẫn đầu việc phân tích dữ liệu thu được bằng cách sử dụng kính thiên văn do Đại học Queen sở hữu và vận hành. CSIROCơ quan Khoa học Quốc gia Úc. Nhìn vào bản đồ bầu trời của khí hydro ở hơn 600 thiên hà như một phần của kính viễn vọng vô tuyến ASKAP của CSIRO Quét WallabyHọ đã xác định được hai thiên hà vòng cực có thể có, một loại thiên hà có một vòng gồm các sao và khí vuông góc với đĩa xoắn ốc chính của nó.

“Các thiên hà vòng cực là một trong những thiên hà hấp dẫn nhất trong vũ trụ. Những kết quả này cho thấy rằng từ 1 đến 3% các thiên hà gần đó có thể chứa các vòng cực khí, một tỷ lệ cao hơn nhiều so với đề xuất của kính thiên văn quang học.”

— Tiến sĩ Nathan Deeg, nhà nghiên cứu, Khoa Vật lý, Vật lý Kỹ thuật và Thiên văn học, Đại học Queen, Canada, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu

Bối cảnh lịch sử và ý nghĩa

Mặc dù đây không phải là lần đầu tiên các nhà thiên văn học quan sát các thiên hà vòng cực, nhưng đây là lần đầu tiên chúng được quan sát bằng kính thiên văn ASKAP đặt tại Inyarrimanha Ilgari Bundara, đài quan sát thiên văn vô tuyến Murchison của CSIRO trên Quận Wajarri Yamaji ở Tây Úc.

Chỉ riêng những khám phá mới này về khí đã gợi ý rằng các thiên hà vòng cực có thể phổ biến hơn người ta nghĩ trước đây.

“Những kết quả này là một ví dụ thực sự đáng chú ý về giá trị to lớn của việc lập bản đồ bầu trời sâu hơn và rộng hơn so với những gì đã được thực hiện trước đây. Đây là sự tình cờ tốt nhất: chúng tôi đã tìm thấy những thứ mà chúng tôi chắc chắn không mong đợi tìm thấy.”

— Tiến sĩ Christine Speakens, Giáo sư (Trường Cao đẳng Quân sự Hoàng gia được bổ nhiệm), Khoa Vật lý, Vật lý Kỹ thuật và Thiên văn học, Đại học Queen, Canada

Hiểu cách các thiên hà phát triển

Nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc của các vòng cực có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các thiên hà phát triển. Ví dụ, một trong những giả thuyết chính giải thích nguồn gốc của các vòng cực là sự hợp nhất của một thiên hà lớn hơn đang nhấn chìm một thiên hà nhỏ hơn. Nếu các thiên hà vòng cực phổ biến hơn người ta nghĩ trước đây, điều này có thể có nghĩa là những vụ sáp nhập như vậy xảy ra thường xuyên hơn.

Trong tương lai, các thiên hà vòng cực cũng có thể được sử dụng để làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, với những ứng dụng tiềm năng trong nghiên cứu vật chất tối. Các vòng cực có thể được sử dụng để thăm dò hình dạng vật chất tối của thiên hà chủ, điều này có thể dẫn đến những manh mối mới về tính chất bí ẩn của vật chất khó nắm bắt.

“Những quan sát mới này từ ASKAP, cho thấy các cấu trúc dạng vòng nổi bật xung quanh các thiên hà xoắn ốc dường như bình thường, cho thấy rằng sự bồi tụ khí thông qua tương tác với các thiên hà đồng hành giàu khí là phổ biến hơn nhiều so với những gì chúng ta nghĩ trước đây. Wallaby sẽ là một nguồn tài nguyên tuyệt vời để phát hiện nhiều hơn nữa.” Những hệ thống này trong tương lai.

— Giáo sư Lester Staveley-Smith, đồng điều tra viên chính và Giám đốc điều hành tạm thời của WALLABY. Lặp lại

Hình dung các thiên hà vòng cực

Jayanne English, thành viên của nhóm nghiên cứu WALLABY và cũng là chuyên gia tạo hình ảnh thiên văn tại Đại học Manitoba, đã phát triển những hình ảnh đầu tiên về các thiên hà vòng cực khí này bằng cách sử dụng kết hợp dữ liệu quang học và vô tuyến từ các kính thiên văn khác nhau. Đầu tiên, dữ liệu quang học và hồng ngoại từ Kính thiên văn Subaru ở Hawaii đã cung cấp hình ảnh về đĩa xoắn ốc của thiên hà. Tiếp theo, vòng khí được thêm vào dựa trên dữ liệu thu được từ khảo sát WALLABY, một dự án quốc tế sử dụng kính viễn vọng vô tuyến ASKAP của CSIRO để phát hiện sự phát xạ hydro nguyên tử từ khoảng nửa triệu thiên hà.

“Kính thiên văn vô tuyến ASKAP của chúng tôi đang cung cấp một luồng dữ liệu và chúng tôi đã sẵn sàng. Với ASKAP, một WALLABY đầy đủ sẽ cung cấp hơn 200.000 thiên hà giàu hydro, bao gồm nhiều vật thể bất thường như các vòng cực, có thể được sử dụng để khám phá hình dạng và sự phân bố của quầng vật chất tối.”

— Tiến sĩ Barbel Korybalski, Nhà khoa học nghiên cứu chính cấp cao, CSIRO

Việc tạo ra hình ảnh này và các hình ảnh thiên văn khác rất phức tạp vì nó bao gồm thông tin mà mắt chúng ta không thể nắm bắt được. Trong trường hợp cụ thể này, thành phần khí hydro lạnh, không thể nhìn thấy được bằng mắt người, có thể được nhìn thấy dưới dạng “ánh sáng” vô tuyến bằng cách sử dụng ASKAP của CSIRO. Màu sắc tinh tế của vòng này thể hiện chuyển động quỹ đạo của khí, với các sắc thái màu tím ở phía dưới theo dõi khí di chuyển về phía người xem khi phần trên di chuyển ra xa. Phát xạ từ vòng được tách khỏi phát xạ vô tuyến từ đĩa thiên hà bằng các công cụ thực tế ảo, với sự cộng tác của Giáo sư Tom Garrett (Đại học Cape Town, Nam Phi).

“Tôi rất vui khi được làm việc với một nhóm cộng tác và đa dạng như vậy. Chúng tôi có thể làm việc với dữ liệu cho thấy mạng lưới các kênh vận tốc chính xác, tương đương với các đài phát thanh trên máy thu thanh cũ của bạn. Sự phong phú của vận tốc dữ liệu có nghĩa là tôi có thể gán nhiều màu cho hỗn hợp này để truyền tải Chuyển động xảy ra bên trong vòng cực rất tinh tế Vũ điệu và thiết kế của chất khí rất đẹp và sự chuyển động của chất khí cho chúng ta một số manh mối về cách các thiên hà phát triển theo thời gian.

— Tiến sĩ.. Jayann English, Khoa Vật lý và Thiên văn học, Đại học Manitoba

Hơn 25 cộng tác viên toàn cầu từ Canada, Úc, Nam Phi, Ecuador, Burkina Faso, Đức, Trung Quốc và những nước khác đã cùng nhau phân tích dữ liệu từ lần công bố dữ liệu công khai đầu tiên của cuộc khảo sát WALLABY, dẫn đến bài báo mới được xuất bản.

Bước tiếp theo của nhóm là xác nhận việc phát hiện các thiên hà vòng cực thông qua các quan sát bổ sung bằng nhiều kính thiên văn khác nhau, bao gồm cả kính viễn vọng vô tuyến MeerKAT ở Nam Phi.

“Một trong những kết quả thú vị nhất của một cuộc khảo sát lớn như cuộc khảo sát WALLABY, sẽ quét hầu hết bầu trời phía nam để thực hiện cuộc điều tra dân số lớn nhất về hydro nguyên tử trung tính từ trước đến nay, là phát hiện điều bất ngờ – những thiên hà khác thường với những vòng khí tuyệt đẹp này. là những ví dụ hoàn hảo về điều này.”

— Trợ lý giáo sư Barbara Catinella, đồng điều tra viên chính của WALLABY và đồng tác giả của nghiên cứu này. ICRAR, Đại học Tây Úc

Tham khảo: “Khảo sát thử nghiệm WALLABY: có thể có các thiên hà vòng cực NGC 4632 và NGC 6156” của N Deg, R Palleske, K Spekkens, J Wang, T Jarrett, J English, X Lin, J Yeung, JR Mold, B Catinella, H Dénes , A Elagali, B -Q For, P Kamphuis, BS Koribalski, K Lee-Waddell, C Murugeshan, S Oh, J Rhee, P Serra, T Westmeier, OI Wong, K Bekki, A Bosma, C Carignan, BW Holwerda và N. Yu, ngày 13 tháng 9 năm 2023, Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
doi: 10.1093/manras/stad2312