Questo è un mosaico fotografico di una vista di taglio della Via Lattea, guardando verso il rigonfiamento centrale. Su di essa sono sovrapposte le immagini del radiotelescopio, colorato di rosa, dell'allungato, Magellanic Stream a forma di arco sotto il piano della galassia e la triturata, braccio principale frammentato che attraversa il piano della galassia e si estende al di sopra di esso. Queste nubi di gas vengono allontanate gravitazionalmente come taffy dalle piccole e grandi nuvole di Magellano - galassie satellitari alla nostra Via Lattea - che appaiono come ammassi luminosi all'interno del gas. La fonte del Magellanic Stream a forma di nastro è stata scoperta dal telescopio spaziale Hubble circa cinque anni fa, e si scoprì che proveniva da entrambe le Nubi di Magellano. Però, la fonte del Leading Arm è rimasta un mistero fino ad oggi. Ora, gli scienziati hanno utilizzato la visione ultravioletta di Hubble per analizzare chimicamente il gas nel Leading Arm e determinarne l'origine. Poiché non potevano campionarlo direttamente, hanno invece usato la luce di sette quasar, i nuclei luminosi delle galassie attive, per misurare come filtrava attraverso il gas del Leading Arm. Questi quasar risiedono miliardi di anni luce oltre il Leading Arm e agiscono come "fari" che brillano attraverso il gas. Gli scienziati hanno cercato l'assorbimento della luce ultravioletta dei quasar da parte dell'ossigeno nella nuvola. Questa è una buona indicazione di quanti elementi più pesanti risiedono nel gas del Leading Arm. Il team ha quindi confrontato le misurazioni di Hubble con le misurazioni dell'idrogeno effettuate dal Robert C. Byrd Green Bank Telescope a Green Bank, Virginia dell'ovest, così come molti altri radiotelescopi. Le posizioni contrassegnate indicano i tre più luminosi dei sette quasar utilizzati per studiare la composizione del Leading Arm. Gli spettri per questi tre quasar sono sovrapposti nella parte inferiore del grafico. L'asse verticale di ogni spettro indica quanto assorbimento sta avvenendo. Maggiore è l'assorbimento, maggiore è la potenza del segnale. Gli assi orizzontali indicano le velocità del gas in punti diversi. Le caselle blu isolano le velocità uniche del Leading Arm. L'ossigeno, combinato con l'idrogeno, fornito "impronte digitali" chimiche conclusive per abbinare l'origine del gas di Leading Arm. Il team ha scoperto che il gas corrisponde al contenuto della Small Magellanic Cloud. Crediti:Illustrazione:D. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF e A. Mellinger, Indagine Leiden-Argentine-Bonn (LAB), Osservatorio di Parkes, Osservatorio di Westerbork, Osservatorio di Arecibo, e A. Feild (STScI) Scienza:NASA, ESA, e A. Fox (STScI)
Alla periferia della nostra galassia, si sta svolgendo un tiro alla fune cosmico e solo il telescopio spaziale Hubble della NASA può vedere chi sta vincendo.
I giocatori sono due galassie nane, la Grande Nube di Magellano e la Piccola Nube di Magellano, entrambi orbitano attorno alla nostra Via Lattea. Ma mentre girano per la Via Lattea, sono anche orbitanti tra loro. Ognuno tira l'altro, e uno di loro ha tirato fuori un'enorme nuvola di gas dal suo compagno.
Chiamato il braccio principale, questa raccolta arcuata di gas collega le Nubi di Magellano alla Via Lattea. Grande circa la metà della nostra galassia, si pensa che questa struttura abbia circa 1 o 2 miliardi di anni. Il suo nome deriva dal fatto che guida il moto delle Nubi di Magellano.
L'enorme concentrazione di gas viene divorata dalla Via Lattea e alimenta la nascita di nuove stelle nella nostra galassia. Ma quale galassia nana sta tirando, e di chi si sta ora banchettando con il gas? Dopo anni di dibattiti, gli scienziati ora hanno la risposta a questo mistero del "giallo".
"C'è stata una domanda:il gas proveniva dalla Grande Nube di Magellano o dalla Piccola Nube di Magellano? A prima vista, sembra che risalga alla Grande Nube di Magellano, " ha spiegato il ricercatore capo Andrew Fox dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. "Ma abbiamo affrontato questa domanda in modo diverso, chiedendo:di cosa è fatto il Leading Arm? Ha la composizione della Grande Nube di Magellano o la composizione della Piccola Nube di Magellano?"
La ricerca di Fox è il seguito del suo lavoro del 2013, che si è concentrato su una caratteristica finale dietro le Grandi e Piccole Nubi di Magellano. Questo gas in questa struttura a nastro, chiamato il torrente Magellano, è risultato provenire da entrambe le galassie nane. Ora Fox si chiedeva quale fosse la sua controparte, il braccio principale. A differenza del finale Magellanic Stream, questo "braccio" lacero e lacerato ha già raggiunto la Via Lattea ed è sopravvissuto al suo viaggio verso il disco galattico.
Il Leading Arm è un esempio in tempo reale di accrescimento di gas, il processo del gas che cade sulle galassie. Questo è molto difficile da vedere nelle galassie al di fuori della Via Lattea, perché sono troppo lontani e troppo deboli. "Dato che queste due galassie sono nel nostro cortile, essenzialmente abbiamo un posto in prima fila per vedere l'azione, ", ha affermato la collaboratrice Kat Barger della Texas Christian University.
In un nuovo tipo di medicina legale, Fox e il suo team hanno usato la visione ultravioletta di Hubble per analizzare chimicamente il gas nel Leading Arm. Osservarono la luce di sette quasar, i nuclei luminosi delle galassie attive che risiedono miliardi di anni luce oltre questa nube di gas. Usando lo spettrografo Cosmic Origins di Hubble, gli scienziati hanno misurato come questa luce filtra attraverso la nuvola.
In particolare, hanno cercato l'assorbimento della luce ultravioletta da parte dell'ossigeno e dello zolfo nella nuvola. Questi sono buoni indicatori di quanti elementi più pesanti risiedono nel gas. Il team ha quindi confrontato le misurazioni di Hubble con le misurazioni dell'idrogeno effettuate dal Robert C. Byrd Green Bank Telescope della National Science Foundation presso il Green Bank Observatory in West Virginia, così come molti altri radiotelescopi.
"Con la combinazione delle osservazioni di Hubble e del Green Bank Telescope, possiamo misurare la composizione e la velocità del gas per determinare quale galassia nana è la colpevole, " ha spiegato Barger.
Dopo molte analisi, il team aveva finalmente "impronte digitali" chimiche conclusive per abbinare l'origine del gas del Leading Arm. "Abbiamo scoperto che il gas corrisponde alla Piccola Nube di Magellano, " disse Fox. "Questo indica che la Grande Nube di Magellano sta vincendo il tiro alla fune, perché ha tirato fuori così tanto gas dal suo vicino più piccolo."
Questa risposta è stata possibile solo grazie all'esclusiva capacità ultravioletta di Hubble. A causa degli effetti di filtraggio dell'atmosfera terrestre, la luce ultravioletta non può essere studiata da terra. "Hubble è l'unico gioco in città, " ha spiegato Fox. "Tutte le linee di interesse, compreso ossigeno e zolfo, sono nell'ultravioletto. Quindi, se lavori nell'ottica e nell'infrarosso, non puoi vederli."
Il gas del braccio principale sta ora attraversando il disco della nostra galassia. Mentre attraversa, interagisce con il gas della Via Lattea, diventando sminuzzato e frammentato.
Questo è un importante caso di studio di come il gas entra nelle galassie e alimenta la nascita delle stelle. Gli astronomi usano simulazioni e cercano di capire l'afflusso di gas in altre galassie. Ma qui, il gas viene colto in flagrante mentre si muove attraverso il disco della Via Lattea. Sometime in the future, planets and solar systems in our galaxy may be born out of material that used to be part of the Small Magellanic Cloud.
The team's study appears in the Feb. 20, 2018, issue of the Giornale Astrofisico .
As Fox and his team look ahead, they hope to map out the full size of the Leading Arm—something that is still unknown.
