Zijn poolringstelsels toch zo zeldzaam?

De onderzoekers van Queen leiden de ontdekking van twee potentiële polaire ringstelsels.

Een groep internationale astronomen, waaronder onderzoekers van Queen’s University, heeft twee mogelijke polaire sterrenstelsels geïdentificeerd, volgens resultaten die op 13 september in het tijdschrift zijn gepubliceerd. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

Queen’s onderzoekers Nathan Deeg en Christine Speakens (natuurkunde, technische natuurkunde en astronomie) leidden de analyse van gegevens verkregen met behulp van een telescoop die eigendom is van en wordt beheerd door Queen’s University. CSIROAustralisch Nationaal Wetenschapsagentschap. Kijken naar hemelkaarten van waterstofgas in meer dan 600 sterrenstelsels als onderdeel van CSIRO’s ASKAP-radiotelescoop Wallaby-scanZe identificeerden twee mogelijke polaire ringstelsels, een type sterrenstelsel met een ring van sterren en gas loodrecht op de spiraalvormige hoofdschijf.

“Polaire ringstelsels behoren tot de meest fascinerende sterrenstelsels in het heelal. Deze resultaten suggereren dat tussen de 1 en 3 procent van de nabijgelegen sterrenstelsels gasvormige polaire ringen kunnen bevatten, een veel hoger percentage dan door optische telescopen wordt gesuggereerd.”

— Dr. Nathan Deeg, onderzoeker, afdeling natuurkunde, technische natuurkunde en astronomie, Queen’s University, Canada, en hoofdauteur van het onderzoek

Historische context en implicaties

Hoewel dit niet de eerste keer is dat astronomen polaire ringstelsels hebben waargenomen, is het wel de eerste keer dat ze zijn waargenomen met behulp van de ASKAP-telescoop in Inyarrimanha Ilgari Bundara, het Murchison-radioastronomieobservatorium van CSIRO in het Wajarri Yamaji-district in West-Australië.

Deze nieuwe ontdekkingen alleen al in gas suggereren dat polaire ringstelsels vaker voorkomen dan eerder werd gedacht.

“Deze resultaten zijn een werkelijk opmerkelijk voorbeeld van de enorme waarde van het dieper en breder in kaart brengen van de hemel dan voorheen is gedaan. Dit is serendipiteit op zijn best: we hebben dingen gevonden die we absoluut niet hadden verwacht te vinden.”

— Dr. Christine Speakens, hoogleraar (Royal Military College benoemd), afdeling natuurkunde, technische natuurkunde en astronomie, Queen’s University, Canada

Begrijp hoe sterrenstelsels evolueren

Verder onderzoek naar de structuren van poolringen zou ons kunnen helpen beter te begrijpen hoe sterrenstelsels evolueren. Een van de belangrijkste hypothesen om de oorsprong van poolringen te verklaren is bijvoorbeeld de samensmelting van een groter sterrenstelsel met een kleiner sterrenstelsel. Als polaire ringstelsels vaker voorkomen dan eerder werd gedacht, zou dit kunnen betekenen dat dergelijke samensmeltingen vaker voorkomen.

In de toekomst kunnen polaire ringstelsels ook worden gebruikt om ons begrip van het universum te verdiepen, met mogelijke toepassingen in onderzoek naar donkere materie. De poolringen zouden kunnen worden gebruikt om de vorm van de donkere materie van het gaststelsel te onderzoeken, wat zou kunnen leiden tot nieuwe aanwijzingen over de mysterieuze eigenschappen van de ongrijpbare materie.

“Deze nieuwe waarnemingen van ASKAP, die opvallende ringachtige structuren rond ogenschijnlijk normale spiraalstelsels onthullen, suggereren dat gasaanwas door interacties met gasrijke begeleidende sterrenstelsels veel vaker voorkomt dan we eerder dachten. Wallaby zal een geweldige bron zijn voor het detecteren van meer Deze systemen in de toekomst.

— Professor Lester Staveley-Smith, co-hoofdonderzoeker en interim-CEO van WALLABY. Herhalen

Visualisatie van polaire ringstelsels

Jayanne English, lid van het WALLABY-onderzoeksteam en tevens expert op het gebied van astronomisch beeldmaken aan de Universiteit van Manitoba, ontwikkelde de eerste beelden van deze gasvormige polaire ringstelsels met behulp van een combinatie van optische en radiogegevens van verschillende telescopen. Ten eerste leverden optische en infraroodgegevens van de Subaru-telescoop op Hawaï een beeld op van de spiraalvormige schijf van het sterrenstelsel. Vervolgens werd de gasring toegevoegd op basis van gegevens verkregen uit de WALLABY-enquête, een internationaal project dat CSIRO’s ASKAP-radiotelescoop gebruikt om de emissie van atomair waterstof uit ongeveer een half miljoen sterrenstelsels te detecteren.

“Onze ASKAP-radiotelescoop levert een stortvloed aan gegevens en wij zijn er klaar voor. Met ASKAP zal een volledige WALLABY meer dan 200.000 waterstofrijke sterrenstelsels opleveren, waaronder veel ongebruikelijke objecten zoals de poolringen, die kunnen worden gebruikt om te verkennen de vorm en verdeling van halo’s van donkere materie.”

— Dr. Barbel Korybalski, Senior hoofdonderzoeker, CSIRO

De creatie van deze en andere astronomische beelden is complex omdat ze informatie bevatten die onze ogen niet kunnen vastleggen. In dit specifieke geval kan de koude waterstofgascomponent, onzichtbaar voor het menselijk oog, worden gezien in radiolicht met behulp van CSIRO’s ASKAP. De subtiele tint van deze ring vertegenwoordigt de orbitale bewegingen van het gas, met paarse tinten aan de onderkant die het gas volgen dat naar de kijker toe beweegt terwijl de bovenkant weg beweegt. Emissies van de ring werden gescheiden van radio-emissies van de galactische schijf met behulp van virtual reality-tools, in samenwerking met professor Tom Garrett (Universiteit van Kaapstad, Zuid-Afrika).

“Ik ben blij om met zo’n divers en samenwerkend team te mogen werken. We konden werken met gegevens die een nauwkeurig netwerk van snelheidskanalen lieten zien, die het equivalent zijn van de radiostations op je oude radio-ontvanger. De rijkdom van de snelheid Dankzij de gegevens kon ik meerdere kleuren aan dit composiet toekennen om de beweging die binnen de poolring plaatsvindt op subtiele wijze over te brengen. De dans en het ontwerp van het gas zijn prachtig, en de beweging van het gas geeft ons enkele aanwijzingen over hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd evolueren.

— Dr.. Jayann English, afdeling natuurkunde en astronomie, Universiteit van Manitoba

Meer dan 25 mondiale medewerkers uit Canada, Australië, Zuid-Afrika, Ecuador, Burkina Faso, Duitsland, China en anderen werkten samen om gegevens uit de eerste openbare gegevenspublicatie van de WALLABY-enquête te analyseren, resulterend in het onlangs gepubliceerde artikel.

De volgende stap van het team is het bevestigen van de ontdekking van polaire ringstelsels door aanvullende waarnemingen met verschillende telescopen, waaronder de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika.

“Een van de meest opwindende resultaten van een groot onderzoek zoals het WALLABY-onderzoek, dat het grootste deel van de zuidelijke hemel zal scannen om de grootste telling van neutraal atomair waterstof ooit te maken, is de ontdekking van het onverwachte: deze ongewone sterrenstelsels met prachtige ringen van gas zijn daar absoluut perfecte voorbeelden van.”

— Assistent-professor Barbara Catinella, co-hoofdonderzoeker van WALLABY en co-auteur van deze studie. ICRAR, Universiteit van West-Australië

Referentie: “WALLABY experimenteel onderzoek: mogelijke polaire ringstelsels NGC 4632 en NGC 6156″ door 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 en N. Yu, 13 september 2023, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/manras/stad2312