Kärrynpyörägalaksi (tunnetaan myös nimellä ESO 350-40 tai Cartwheel) on linssimäinen galaksi, joka sijaitsee noin 500 miljoonan valovuoden päässä Sculptorin tähdistössä. Sen läpimitta on noin 150 000 valovuotta, eli se on hieman suurempi kuin Linnunrata. Sen massa on noin 2,9-4,8 × 10 9aurinkomassaa, ja se pyörii 217 km/s.
Galaksin erottuva, suurikokoinen rengas ja sisemmät rakenneosat herättivät huomiota heti löydön jälkeen: Fritz Zwicky löysi sen vuonna 1941. Zwicky sanoi, että hänen löytönsä oli "yksi monimutkaisimmista rakenteista, joka odotti selitystä tähtidynamiikan perusteella". Nykyiset havainnot ja tietokonesimulaatiot ovat selittäneet rakenteen syntyä, mutta kohde on edelleen tärkeä esimerkki galaksien vuorovaikutuksesta ja rengasgalaksien muodostumisesta.
Muodostuminen ja rakenne
Kärrynpyörä on tyypillinen esimerkki rengasgalaksista, jonka rengas on syntynyt todennäköisesti suoran, keskitetyn törmäyksen seurauksena — pienehkö "tunkeilijagalaksi" läpäisi keskeltä isomman galaksin. Tällainen törmäys synnyttää tiheysaallon, joka etenee ulospäin ja laukaisee voimakkaan tähtien muodostuksen rengasalueella. Simulaatiot pystyvät rekonstruoimaan monia Cartwheelin piirteitä, mukaan lukien rengasrakenteen ja sisemmät "akselin suuntaiset" piirteet, joita kutsutaan usein säikeiksi tai "spokes".
Rakenteellisesti galaksissa erottuvat:
- Ulompi rengas — kirkas, sinertävä rengas, jossa on runsaasti nuoria massiivisia tähtiä ja H II -alueita.
- Sisemmät säikeet (spokes) — radiaaliset rakenteet, jotka yhdistävät keskustaa ja rengasta ja koostuvat vanhemmista tähdistä sekä tähtiklustereista.
- Ydinalue — punertavampi, vähemmän aktiivinen keskus, joka on jäänyt renkaan sisäpuolelle törmäyksen jälkeen.
Tähtien muodostus ja kaasun jakautuminen
Rengas sisältää runsaasti molekyyli- ja neutraalia vetyä, ja siellä on käynnissä voimakas tähtien muodostus — rengas näkyy kirkkaana erityisesti optisissa ja ultravioleteissa havainnoissa. Nuoret, massiiviset tähdet ja supernovajäännökset tekevät renkaasta kirkkaan ja sinertävän. Radio- ja optiset kehät eivät kuitenkaan täysin ole päällekkäisiä: radio- ja optiset kehät näyttävät eri tavoin riippuen siitä, mitkä ilmiöt (synchrotron-säteily, Hα-emissio, jne.) korostuvat missäkin aallonpituudessa.
Havaintoja eri aallonpituuksilla
Cartwheelia on tutkittu laajasti eri aallonpituuksilla: optisissa kuvissa erottuvat nuoret tähtiryhmät ja H II -alueet, radiohavaintojen avulla kartoitettu synkrotronsäteily kertoo supernovien ja hiukkasaktiivisuuden jakautumisesta, infrapuna näyttää lämpimän pölyn ja muodostuvat tähtiakset, ja röntgenhavainnoissa on löydetty useita ultrakirkkaita röntgenlähteitä (ULX), joita pidetään usein massiivisina kaksoistähteinä tai pieninä mustien aukkojen järjestelminä. Näiden moniaaltopituushavaintojen yhdistäminen on antanut yksityiskohtaisemman kuvan törmäyksen ajoituksesta ja sen vaikutuksista galaksin kaasuun ja tähtien muodostukseen.
Seuraajat ja merkitys
Kärrynpyörä sijaitsee pienessä galaksiryhmässä, jossa muutamat läheiset kompaktit galaksit saattavat olla törmäyksen aiheuttajana tai muuten vuorovaikutuksessa sen kanssa. Rengasgalaksit kuten Cartwheel tarjoavat tutkijoille luonnollisen laboratoriopaikan galaksien vuorovaikutusten ja tähtienmuodostuksen tutkimukseen: ne näyttävät, miten kerrannainen tiheyspulssi voi käynnistää massiivisia tähtiä synnyttävän aallon ja miten galaksin rakenne muuttuu törmäystapahtuman seurauksena.
Cartwheelin tapaus on myös tärkeä esimerkki siitä, miten eri aallonpituudet paljastavat erilaisia fysikaalisia prosesseja — esimerkiksi miksi radio- ja optiset kehät eivät ole identtisiä ja miten nuorten ja vanhempien tähtipopulaatioiden sijainnit eroavat toisistaan.
Vaikka peruskuva on selkeä — rengas syntyi törmäyksen seurauksena — yksityiskohdat kuten tarkka törmäyksen aikataulu, tunkeilijan identiteetti ja kaasun dynamiikka ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteina. Cartwheel pysyy siksi keskeisenä kohteena galaktisen evoluution ja vuorovaikutusten tutkimuksessa.
