XMM-Newton menemukan gas hangus di lingkaran Bima Sakti

XMM-Newton menemukan gas hangus di lingkaran Bima Sakti
Kesan artis animasi ini menunjukkan Bima Sakti (galaksi kecil yang digambarkan di tengah bingkai) dan lingkaran cahaya (wilayah gas yang diperluas). Ini menggambarkan lingkaran cahaya dalam tiga warna yang berbeda – zamrud, kuning dan hijau. Ini semua bercampur menjadi satu di sepanjang lingkaran cahaya, dan masing-masing mewakili gas dengan suhu berbeda. Titik-titik kemudian muncul di lingkaran cahaya ini; ini mewakili elemen dan kelimpahan relatifnya, sebagaimana dideteksi oleh observatorium ruang sinar-X ESA XMM-Newton: nitrogen (hitam, 41 titik), neon (oranye / kuning, 39 titik), oksigen (biru muda, 7 titik) dan besi ( merah, 1 titik). Halo adalah wilayah gas yang luas, bintang-bintang dan materi gelap yang tak terlihat mengelilingi galaksi. Ini adalah komponen kunci dari galaksi, yang menghubungkannya dengan ruang intergalaksi yang lebih luas, dan dengan demikian dianggap memainkan peran penting dalam evolusi galaksi. Kredit: Badan Antariksa Eropa


ESMM’s XMM-Newton telah menemukan bahwa gas yang mengintai di dalam lingkaran Bimasakti mencapai suhu yang jauh lebih panas daripada yang diperkirakan sebelumnya dan memiliki susunan kimia yang berbeda dari yang diperkirakan, menantang pemahaman kita tentang rumah galaksi kita.

Sebuah halo adalah wilayah yang luas dari gas, bintang dan materi gelap tak terlihat di sekitar galaksi. Ini adalah komponen kunci dari galaksi, yang menghubungkannya dengan ruang intergalaksi yang lebih luas, dan dengan demikian dianggap memainkan peran penting dalam evolusi galaksi.

Sampai sekarang, lingkaran cahaya galaksi dianggap mengandung gas panas pada suhu tunggal, dengan suhu tepat gas ini tergantung pada massa galaksi.

Namun, sebuah studi baru menggunakan observatorium ruang-X-Newton ESA XMM sekarang menunjukkan bahwa halo Bima Sakti mengandung bukan hanya satu tetapi tiga komponen gas panas yang berbeda, dengan yang paling panas dari ini menjadi faktor sepuluh lebih panas dari yang diperkirakan sebelumnya. Ini adalah pertama kalinya beberapa komponen gas yang terstruktur dengan cara ini ditemukan tidak hanya di Bima Sakti, tetapi juga di galaksi mana pun.

“Kami berpikir bahwa suhu gas dalam lingkaran cahaya galaksi berkisar antara 10.000 hingga satu juta derajat — tetapi ternyata beberapa gas di lingkaran Bima Sakti dapat mencapai 10 juta derajat,” kata Sanskriti Das, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Negeri Ohio, AS, dan penulis utama studi baru ini.

“Sementara kita berpikir bahwa gas dipanaskan hingga sekitar satu juta derajat ketika sebuah galaksi terbentuk, kita tidak yakin bagaimana komponen ini menjadi sangat panas. Mungkin karena angin yang berasal dari cakram bintang-bintang di Bimasakti.”

Penelitian ini menggunakan kombinasi dua instrumen di atas kapal XMM-Newton: Reflection Grating Spectrometer (RGS) dan European Photon Imaging Camera (EPIC). EPIC digunakan untuk mempelajari cahaya yang dipancarkan oleh halo, dan RGS untuk mempelajari bagaimana halo memengaruhi dan menyerap cahaya yang melewatinya.

Untuk menyelidiki halo Bima Sakti dalam penyerapan, Sanskriti dan rekannya mengamati objek yang dikenal sebagai blazar: inti yang sangat aktif dan energetik dari galaksi jauh yang memancarkan sinar cahaya yang intens.

Setelah menempuh hampir lima miliar tahun-cahaya melintasi kosmos, sinar-X dari blazar ini juga melewati lingkaran galaksi kita sebelum mencapai detektor XMM-Newton, dan dengan demikian menyimpan petunjuk tentang sifat-sifat wilayah gas ini.

Tidak seperti studi X-ray sebelumnya tentang halo Bima Sakti, yang biasanya berlangsung satu atau dua hari, tim melakukan pengamatan selama tiga minggu, memungkinkan mereka untuk mendeteksi sinyal yang biasanya terlalu samar untuk dilihat.

XMM-Newton menemukan gas hangus di lingkaran Bima Sakti
Kesan seniman ini menunjukkan Bima Sakti (galaksi kecil yang digambarkan di tengah bingkai) dan lingkaran cahaya (wilayah gas yang diperluas). Titik-titik yang tersebar di halo mewakili elemen dan kelimpahan relatifnya, seperti yang dideteksi oleh observatorium ruang sinar-X XMM-Newton ESA: nitrogen (hitam, 41 titik), neon (oranye / kuning, 39 titik), oksigen (biru muda, 7 titik) dan besi (merah, 1 titik). Sebuah penelitian menggunakan XMM-Newton sekarang menunjukkan bahwa lingkaran Bima Sakti tidak mengandung hanya satu tetapi tiga komponen gas panas, dengan yang paling panas dari ini menjadi faktor sepuluh lebih panas dari yang diperkirakan sebelumnya. Ini adalah pertama kalinya beberapa komponen gas yang terstruktur dengan cara ini ditemukan tidak hanya di Bima Sakti, tetapi juga di galaksi mana pun. Studi ini juga menemukan bahwa halo memiliki susunan kimiawi yang berbeda dari yang diperkirakan – mengandung halo lebih sedikit dari yang diperkirakan, menunjukkan bahwa halo telah diperkaya oleh bintang-bintang sekarat besar, dan juga lebih sedikit oksigen, kemungkinan karena unsur ini diambil oleh partikel berdebu di lingkaran cahaya. Gambar ini menggambarkan lingkaran cahaya dalam tiga warna yang berbeda – zamrud, kuning dan hijau. Ini semua bercampur menjadi satu di sepanjang lingkaran cahaya, dan masing-masing mewakili gas dengan suhu berbeda. Kredit: Badan Antariksa Eropa dan masing-masing mewakili gas dari suhu yang berbeda. Kredit: Badan Antariksa Eropa dan masing-masing mewakili gas dari suhu yang berbeda. Kredit: Badan Antariksa Eropa

“Kami menganalisis cahaya blazar dan memusatkan perhatian pada tanda-tanda spektral individualnya: karakteristik cahaya yang dapat memberi tahu kami tentang materi yang dilaluinya dalam perjalanan ke kami,” kata rekan penulis Smita Mathur, juga dari The Ohio State University , dan penasihat Sanskerta.

“Ada tanda tangan spesifik yang hanya ada pada suhu tertentu, jadi kami dapat menentukan seberapa panas gas halo pasti mempengaruhi cahaya blazar seperti itu.”

Lingkaran panas Bima Sakti juga secara signifikan ditingkatkan dengan unsur-unsur yang lebih berat daripada helium, yang biasanya diproduksi pada tahap akhir kehidupan bintang. Ini menunjukkan bahwa halo telah menerima materi yang diciptakan oleh bintang-bintang tertentu selama masa hidup dan tahap akhir, dan terlempar ke luar angkasa saat mereka mati.

“Sampai sekarang, para ilmuwan terutama mencari oksigen, karena berlimpah dan dengan demikian lebih mudah ditemukan daripada unsur-unsur lain,” tambah Sanskriti. “Studi kami lebih rinci: kami melihat tidak hanya oksigen tetapi juga nitrogen, neon, dan besi, dan menemukan beberapa hasil yang sangat menarik.”

Para ilmuwan berharap lingkaran cahaya itu mengandung unsur-unsur dalam rasio yang sama dengan yang terlihat di Matahari. Namun, Sanskriti dan rekannya memperhatikan lebih sedikit zat besi di lingkaran cahaya dari yang diperkirakan, menunjukkan bahwa lingkaran cahaya itu telah diperkaya oleh bintang-bintang sekarat besar, dan juga lebih sedikit oksigen, kemungkinan karena unsur ini diambil oleh partikel berdebu di lingkaran cahaya itu. “Ini benar-benar menarik — benar-benar tak terduga, dan memberi tahu kita bahwa kita harus banyak belajar tentang bagaimana Bimasakti telah berevolusi menjadi galaksi seperti sekarang ini,” tambah Sanskriti.

Komponen gas panas yang baru ditemukan juga memiliki implikasi lebih luas yang memengaruhi pemahaman kosmos kita secara keseluruhan. Galaksi kita mengandung massa yang jauh lebih sedikit daripada yang kita harapkan: ini dikenal sebagai ” masalah materi yang hilang ,” dalam apa yang kita amati tidak sesuai dengan prediksi teoritis.

Dari pemetaan jangka panjang kosmos, pesawat ruang angkasa Planck ESA meramalkan bahwa kurang dari 5% massa di Semesta harus ada dalam bentuk materi “normal” —bentuk bintang, galaksi , planet, dan sebagainya.

“Namun, ketika kita menjumlahkan semua yang kita lihat, angka kita sama sekali tidak mendekati prediksi ini,” tambah rekan penulis Fabrizio Nicastro dari Osservatorio Astronomico di Roma – INAF, Italia, dan Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian, AS. “Jadi di mana sisanya? Beberapa menyarankan bahwa itu mungkin bersembunyi di lingkaran cahaya besar dan luas di sekitar galaksi, membuat temuan kami benar-benar menarik.”

Karena komponen panas dari lingkaran Bima Sakti ini belum pernah terlihat sebelumnya, mungkin telah diabaikan dalam analisis sebelumnya — dan karenanya mungkin mengandung sejumlah besar materi “hilang” ini.

“Pengamatan ini memberikan wawasan baru ke dalam sejarah termal dan kimia dari Bima Sakti dan halo-nya, dan menantang pengetahuan kita tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi,” kata ilmuwan proyek ESA XMM, Norbert Schartel.

“Studi ini melihat lingkaran cahaya di sepanjang satu garis pandang — yang mengarah ke blazar – jadi akan sangat menarik untuk melihat penelitian di masa depan memperluas ini.”

oleh Badan Antariksa Eropa

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *