Около 50 карликовых галактик в плену Млечного Пути — но почему они не разлетаются?

Модель лямбда-холодной темной материи (Lambda CDM) — это современная космологическая модель, объясняющая многое из того, что мы видим во Вселенной. Одна из ключевых особенностей Lambda CDM — предсказание того, что структура развивается иерархически снизу вверх.

Она начинается с флуктуаций плотности темной материи, затем формируются карликовые галактики, затем эти карликовые галактики сливаются, образуя более массивные галактики, которые сливаются в еще более крупные галактики. В конечном итоге образуются скопления галактик.

Согласно этой точке зрения, карликовые галактики представляют собой наименьшие когерентные структуры и являются строительными блоками для более крупных структур. Они сливаются во все более крупные галактики, и так далее. Однако найти доказательства слияния карликовых галактик оказалось сложно.

В недавней статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, представлены доказательства слияния карликовых галактик на окраинах Млечного пути.

Статья называется «Расширенное распределение звезд на окраинах карликовой сфероидальной галактики Малая Медведица», опубликована астрофизиками из Высшего университете перспективных исследований в Токио.

«В рамках этой модели (Lambda CDM) карликовые галактики относятся к числу первых систем, которые формируются и представляют собой мельчайшие строительные блоки в иерархической кластеризации», — пишут исследователи.

«Считается, что некоторые из этих карликовых галактик являются сохранившимися реликтами самых ранних галактик. Поскольку химический состав их звезд сохраняет информацию о первом миллиарде лет космической истории, карликовые галактики служат ключевыми инструментами для изучения формирования галактик в ранней Вселенной».

Карликовые галактики иногда называют «ископаемыми галактиками», потому что они существуют очень долго и представляют собой самые ранние стадии эволюции галактик. В гало Млечного Пути их по меньшей мере 50, и, вероятно, гораздо больше; их бывает сложно обнаружить.

С точки зрения модели Lambda CDM, эти карликовые галактики являются свидетельством иерархической структуры. Свидетельства слияния галактик обнаруживаются в гало крупных галактик. Могут ли гало карликовых галактик также содержать свидетельства иерархической структуры?

«Остатки аккрецированных ранее систем обнаруживаются в виде субструктур в гало Млечного Пути», — объясняют авторы. «Обнаружение и характеристика звездных гало в карликовых галактиках имеют решающее значение для понимания того, были ли иерархические процессы слияния также активны в маломассивных галактиках.

В нескольких исследованиях сообщалось о протяженных звездных распределениях вокруг нескольких карликовых галактик Местной группы, которые считаются кандидатами на роль звездных гало карликовых галактик».

Авторы утверждают, что обнаружили еще одно протяженное звездное распределение в гало вокруг карликовой сфероидальной галактики Малой Медведицы (UMi dSph) фото 3), одного из карликовых спутников Млечного Пути. UMi dSph находится на расстоянии около 225 000 световых лет от Земли и, по-видимому, состоит из более старых звезд и не демонстрирует звездообразования или демонстрирует его в лучшем случае очень незначительно.

Предыдущие исследования показывают, что она образовалась в результате одного эпического эпизода звездообразования, длившегося около 2 миллиардов лет. Исследования также показывают, что она, вероятно, так же стара, как и Млечный Путь.

Обнаружение протяженных структур в гало галактики свидетельствует о прошлых взаимодействиях и слияниях. Даже несколько звезд, расположенных не на своем месте, могут служить доказательством. Однако звезды во внешних областях карликовой галактики дают мало света для наблюдений, что ограничивало предыдущие попытки найти свидетельства слияний.

В свей работе исследователи использовали широкоугольную камеру телескопа Subaru, чтобы более детально изучить карликовую сфероидальную галактику UMi, которая долгое время считалась кандидатом на недавнее событие слияния.

По мнению исследователей, большое количество звезд главной последовательности, расположенных вдоль малой оси галактики, свидетельствует о прошлых слияниях карликовой сфероидальной галактики UMi с другой карликовой галактикой.

Это открытие подтверждается результатами N-частичных моделирований, полученными в ходе других исследований. N-частичные моделирования — это важнейший инструмент в астрономии, позволяющий ученым моделировать большие, сложные системы, состоящие из миллионов или миллиардов частиц. В данном случае частицами являются отдельные звезды.

«Хотя приливные деформации могли способствовать формированию этой протяженной структуры, мы считаем, что возможным происхождением также может быть событие слияния в прошлом», — пишут авторы.

(Фото 1: Большое Магелланово Облако.

Фото 2: На этом изображении показаны многие карликовые галактики-спутники Млечного пути. Карликовая сфероидальная галактика UMi находится в верхнем левом углу и обозначена как UMi, источник изображения ESA/Gaia/DPAC

Фото 3: Карликовая сфероидальная галактика Малая Медведица)

Подписывайтесь и читайте другие мои статьи!