Наша Галактика относится к классу спиральных. Ученые исследовали 101 аналог Млечного Пути и подсчитали у них количество спутников. Однако оказалось, что наша звездная система в этом плане является нетипичной.
Млечный Путь как модель для изучения
Десятилетиями ученые использовали Млечный Путь как модель для понимания того, как формируются галактики. Но три новых исследования поднимают вопрос о том, действительно ли Млечный Путь является репрезентативным для других галактик во Вселенной.
«Млечный Путь был невероятной лабораторией, в том числе для физики формирования галактик и физики темной материи, — сказал Риса Вехслер, профессор гуманитарных и естественных наук и профессор физики в Школе гуманитарных и естественных наук. — Но Млечный Путь — это лишь одна система и может не быть типичным примером того, как формировались другие галактики. Вот почему очень важно находить похожие галактики и сравнивать их».
Обнаружение спутников галактик
Для достижения этой цели Вехслер стал соучредителем исследования «Спутники вокруг галактических аналогов» (SAGA), посвященного сравнению галактик, сходных по массе с Млечным Путем.
После более чем десятилетнего сканирования Вселенной команда SAGA обнаружила и изучила 101 галактику-аналог Млечного Пути, что стало первым шагом в ее текущих работах. Результаты, опубликованные в трех исследованиях в выпуске The Astrophysical Journal за 18 ноября, показывают, что эволюционная история Млечного Пути во многом отличается от других галактик похожего размера.
«Наши результаты показывают, что мы не можем ограничивать модели формирования галактик только Млечным Путем, — сказал Вехслер, который также является профессором физики элементарных частиц и астрофизики в Национальной лаборатории ускорителей SLAC. — Мы должны посмотреть на полное распределение подобных галактик во Вселенной».
Тайна темной материи
Млечный Путь состоит из обычной атомной материи, такой как водород и железо. Но на обычную материю приходится лишь около 15% материи во Вселенной. Остальные 85% — это таинственная, невидимая темная материя.
Исследования показывают, что галактики формируются внутри массивных областей темной материи, которые называются гало. Гало темной материи может быть невидимым, но его огромный размер создает гравитационную силу, достаточно сильную, чтобы притягивать обычную материю из космоса и превращать ее в звезды и галактики.
Ключевая цель обзора SAGA — определить, как гало темной материи влияют на галактическую эволюцию. Для начала команда SAGA сосредоточилась на галактических спутниках — малых галактиках, которые вращаются вокруг гораздо больших галактик-хозяев, таких как Млечный Путь.
Исследователи определили четыре самые яркие галактики-спутники Млечного Пути, включая две крупнейшие, известные как Большое и Малое Магеллановы Облака (БМО и ММО). Затем ученые провели кропотливый поиск спутников вокруг других галактик-хозяев, схожих по массе. Используя телескопические изображения, они в конце концов обнаружили 378 галактик-спутников вокруг 101 галактики, похожей на Млечный Путь.
«Существует причина, почему никто никогда не пытался сделать это раньше, — сказал Вехслер. — Это очень амбициозный проект. Нам пришлось применить хитроумные методы, чтобы отсортировать эти 378 галактик, вращающихся на орбите, от тысяч объектов на заднем плане. Это настоящая проблема поиска иголки в стоге сена».
Новые результаты
В одном из трех новых исследований SAGA ученые обнаружили, что количество спутников на одну галактику-хозяина колеблется от 0 до 13. Четыре наблюдаемых спутника Млечного Пути укладываются в этот диапазон.
Исследование также показало, что галактики-хозяева с большими спутниками, подобными по размеру массивным галактикам Млечного Пути БМО и ММО, как правило, имеют больше спутников. Но Млечный Путь на самом деле имеет меньше спутников, чем подобные галактики, что делает его особенным.
Второе исследование было посвящено звездообразованию в галактиках-спутниках — важному показателю для понимания того, как эволюционируют галактики. Исследование показало, что в типичной материнской галактике меньшие спутники все еще формируют звезды. Но во Млечном Пути звездообразование происходит только в массивных спутниках БМО и ММО. Все меньшие спутники перестали образовывать звезды.
Исследование также показало, что звездообразование обычно прекращается в галактиках-спутниках, расположенных ближе к главной галактике, возможно, из-за гравитационного притяжения гало темной материи внутри и вокруг главной галактики.
Третье исследование под руководством докторанта Стэнфордского университета Юнчонга «Ричи» Вана сравнивает новые данные с компьютерными симуляциями и призывает к разработке новой модели формирования галактик, частично основанной на данных SAGA.
«SAGA обеспечивает ориентир для углубления нашего понимания Вселенной благодаря детальному изучению галактик-спутников в системах за пределами Млечного Пути, — сказал Вехслер. — Хотя мы достигли нашей первоначальной цели — составить карту ярких спутников в 101 галактике-хозяине, — впереди еще много работы».
