Kokoro Hosogi, en fysikstuderende ved University of Alabama i Huntsville (UAH), har opnået en sjælden ære for en bachelor: hendes bidrag genkendes i en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Natur. Forskeren støttede for nylig røntgenbilleder og spektroskopi-mission (XRISM), der studerede himmelske røntgenobjekter for at hjælpe med at belyse, hvorfor gas i kernen af Centaurus Galaxy Cluster ca. 170 millioner lysår væk genererer ikke unge nye stjerner så hurtigt som forudsagt , en opdagelse med vigtige konsekvenser for udviklingen af galakse klynger.
Xrism er et banebrydende røntgenstråle-teleskop, et joint venture mellem NASA, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) og Det Europæiske Space Agency (ESA), der blev lanceret i september 2023. Initiativet fokuserede på et rumområde kendt som Region Knowed as Intracluster -mediet eller ICM. Dette er et område med varmt, diffus plasma, der fylder rummet mellem galakser inden for en galakse klynge, sammensat af ioniseret hydrogen, helium, tunge elementer og elektroner, der påvises gennem dens stærke røntgenemission på grund af dens høje temperatur.
“Der er et gammelt problem i Galaxy -klynger,” forklarer Dr. Ming Sun, professor i fysik og astronomi ved UAH, som er Hosogis mentor, såvel som den eneste videnskabsmand fra staten Alabama, der deltager i XRISM -samarbejdet. Både Hosogi og Dr. Sun er medforfattere af Natur papir. “Kernen i mange klynger er meget lys i røntgenstråler, så du forventer over tid, at der skal være en masse gas afkølet til dannelse af stjerner, men du ser få unge stjerner der. ‘”
Dette fænomen er kendt som “kølestrømningsproblemet” i astronomi, der henviser til uoverensstemmelsen mellem den forudsagte hastighed, hvormed varm gas i midten af galakse klynger skal afkøle og den meget lavere observerede hastighed for stjernedannelse i disse regioner, hvilket antyder, at de fleste Af kølegasen danner faktisk ikke stjerner.
Uoverensstemmelsen er blevet antaget at skyldes feedbackmekanismer fra aktive galaktiske kerner (AGN) – en meget lys, kompakt region i midten af en galakse, drevet af et supermassivt sort hul, der er aktivt akkreterende stof, som igen genopvarmer gassen , forhindrer det i at afkøle for hurtigt.
I tilfælde af Centaurus-klyngen viser den nye undersøgelse, at den centrale tætte røntgens kerne ikke sidder stille, “bemærker Sun. “I stedet kan det bevæge sig eller ‘slosh’ omkring bunden af tyngdekraftspotentialet godt. Denne sloshing -bevægelse forhindrer overdreven ophobning af afkølet gas i midten. Det kan også omfordele den energi, den omgivende ICM.
“Det vigtigste gennembrud kom gennem et nyt instrument på Xrism kaldet Resolve, der giver røntgenspektroskopi i høj opløsning for at afsløre bulkbevægelsen af den varme gas, som var helt ukendt før, såvel som den turbulente bevægelse af den varme gas.”
Tilføjelse af en anden skulder til hjulet
“Bulk Motion” henviser til storskala, organiserede gasstrømme i en klynge, primært forårsaget af gravitationskræfter eller store processer som fusioner. I modsætning hertil er turbulent bevægelse kendetegnet ved kaotiske, uregelmæssige og mindre skalaer, såsom Eddies inden for gassen, ofte drevet af ustabilitet og energispredning.
Klyngeundersøgelsen involverede indsamling af observationsdata indsamlet af Multi Unit Spectroscopic Explorer (Muse) Instrument, som er monteret på det meget store teleskop (VLT), der drives af Det Europæiske Southern Observatory. Dataene tilvejebringer et detaljeret spektroskopisk billede, der fanger både lysintensitet og bølgelængdeinformation på tværs af et bredt synsfelt, så astronomer kan studere den kemiske sammensætning og dynamik af fjerne astronomiske genstande med høj rumlig opløsning i optiske.
“Som gæstforsker i XRISM -samarbejdet kan jeg medbringe en studerende eller en postdoc,” siger Sun. “Kokoro har en næsten perfekt GPA, og hun har også udviklet evnen til problemløsning og fejlsøgning uden at søge hjælp fra flere seniormedlemmer. Det er vigtigt for studerende at udvikle den egenskab at vokse i selvtillid.
“For Centaurus -projektet reducerede Kokoro VLT/Muse -dataene, og jeg analyserede musedataene yderligere for at give vigtige oplysninger, især om hastigheden af den centrale galakse, der er afgørende for at begrænse bulkbevægelsen af den varme gas, der er opdaget af xrism, såvel som hastighedsoplysningerne om varm, ioniseret gas, “tilføjer solen.
“Til hendes bidrag bad jeg om at inkludere Kokoro på papiret. Det måtte gå gennem XRISM -lederteamet, men det blev godkendt. Ja, det er en sjælden mulighed, men hun gav vigtige bidrag til projektet.”
“Jeg forfølger en bachelorgrad i fysik med en koncentration i astronomi og astrofysik med Data Science Certificate -programmet ved UAH,” siger Hosogi, der nu arbejder som forskningsassistent under Dr. Sun. “Min interesse er i gravitationsbølger, pulsar timing -arrays, kosmologi, sorte huller og galakser.”
Oprindeligt fra Japan valgte Hosogi at studere på UAH efter anbefaling af UAH -alumnus Sakurako Kuba, der også er fra Japan. Hun begyndte at arbejde med Sun i 2023 som en forskning og kreativ oplevelse for studerende (RCEU) -programstudent og har fortsat sit arbejde som betalt studerendes specialist i Suns gruppe siden da. Hun er uddannet i december 2024 ansøger i øjeblikket på kandidatskoler i astronomi.
“Disse store projekter kan have mange stykker detaljerede værker, så mennesker med forskellige baggrunde og på forskellige karriereniveau kan alle yde et bidrag,” siger Sun. “Det kan være givende at involvere bachelorstuderende i avanceret forskning.”
Disse store projekter kan have mange stykker detaljerede værker, så mennesker med forskellige baggrunde og på forskellige karriereniveau kan alle yde et bidrag, “siger Sun.” Det kan være givende at involvere bachelorstuderende i avanceret forskning. “