Samotny olbrzym: galaktyka rozmiarów Drogi Mlecznej bez żadnych sąsiadek

This image shows the galaxy Messier 94, which lies in the small northern constellation of the Hunting Dogs, about 16 million light-years away. Within the bright ring around Messier 94 new stars are forming at a high rate and many young, bright stars are present within it – thanks to this, this feature is called a starburst ring. The cause of this peculiarly shaped star-forming region is likely a pressure wave going outwards from the galactic centre, compressing the gas and dust in the outer region. The compression of material means the gas starts to collapse into denser clouds. Inside these dense clouds, gravity pulls the gas and dust together until temperature and pressure are high enough for stars to be born.
Messier 94. Źródło: ESA/NASA

Dawno, dawno temu w odległej galaktyce… powstawało mniej galaktyk niż przypuszczano, a to może prowokować nowe pytania dotyczące fizyki galaktyk – wskazują najnowsze badania przeprowadzone przez naukowców z University of Michigan.

W ramach badań naukowcy badali galaktyki satelitarne krążące wokół galaktyki Messier 94 / M94 zbliżonej masą do Drogi Mlecznej. Badacze od dawna wiedzą, że Droga Mleczna posiada około dziesięciu mniejszych od niej galaktyk satelitarnych, składających się z co najmniej miliona, a czasami nawet –
tak jak w przypadku Obłoków Magellana – ponad miliarda gwiazd.

Teraz, dzięki wszechstronnemu teleskopowi Subaru, astronomowie mogą przyjrzeć się galaktykom pięć czy nawet dziesięć razy dalej od Drogi Mlecznej, takim jak na przykład M94. Następnie mogą wykorzystać fizykę formowania się galaktyk satelitarnych wokół Drogi Mlecznej do sprawdzenia jak wiele galaktyk satelitarnych mogą posiadać galaktyki o podobnych rozmiarach, takie jak na przykład M94.

Gdy naukowcy z UM zbadali M94 spodziewali się znaleźć zbliżoną liczbę galaktyk satelitarnych co w przypadku Drogi Mlecznej. A jednak w pobliżu M94 udało się odkryć jedynie dwie galaktyki , z których każda składa się z bardzo małej liczby gwiazd. Wyniki badań kierowanych przez Adama Smercinę, z Wydziału Astronomii na UM opublikowano wczoraj w periodyku The Astrophysical Journal.

“Pomijając fakt tej obserwacyjnej osobliwości, wykazaliśmy, że obecne modele formowania galaktyk nie potrafią w ogóle doprowadzić do powstania takiego systemu satelitów” mówi Smercina. “Nasze wyniki wskazują, że galaktyki podobne do Drogi Mlecznej charakteryzują się dużo większą różnorodnością pod względem populacji galaktyk satelitarnych, niż przewidują to jakiekolwiek dostępne obecnie modele”.

Smercina dodaje także, że jego wyniki mają także wpływ na obecne rozumienie procesów formowania galaktyk zachodzące w dużo większych halo ciemnej materii.

Owe halo ciemnej materii otaczające galaktyki silnie oddziałują grawitacyjnie i mogą ściągać na nie gaz z bezpośredniego otoczenia galaktyki. Duże galaktyki takie jak Droga Mleczna zazwyczaj tworzą halo o tej samej masie. Ale te mniejsze galaktyki satelitarne, które powstają w mniejszych subhalo już tak bardzo od nich nie zależą.

Tempo produkcji masywnych gwiazd w tych galaktykach satelitarnych rzeczywiście wpływa na ich wzrost. Jeżeli na przykład młoda galaktyka satelitarna wytworzy zbyt wiele masywnych gwiazd jednocześnie, późniejsze eksplozje supernowych mogą wyrzucić cały znajdujący się w nich gaz i zatrzymać dalszy wzrost galaktyki.

Smercina twierdzi, że M94 wskazuje, że proces formowania galaktyk w halo ciemnej materii o średnich rozmiarach może być dużo bardziej niepewny niż wcześniej uważano.

“Uważamy, że ten rozrzut – paleta galaktyk jakiej się spodziewamy – może być dużo większy niż obecnie się uważa dla halo ciemnej materii o określonej masie” mówi. “Nikt się nie łudzi, że istnieje tak dużo rozrzut przy bardzo niskich masach halo, ale dyskusja dotyczy właśnie tych halo ciemnej materii charakteryzujących się masą pośrednią”.

Aby policzyć karłowate galaktyki satelitarne krążące wokół M94, badacze wykonali mozaikę zdjęć tej dużej galaktyki. Zdjęcie obejmowało 12 stopni kwadratowych nocnego nieba – dla porównania Księżyc w pełni zajmuje około 1 stopnia kwadratowego. Tego rodzaju zdjęcie zawiera liczne warstwy szumu, w tym promienie kosmiczne i rozproszone światło, przez co odkrycie galaktyk karłowatych staje się niezwykle trudne.

Aby upewnić się czy nie ominęli żadnych galaktyk, Smercina wraz ze swoim zespołem naniósł sztuczne galaktyki na zdjęcie i odtworzył je wykorzystując te same metody, które stosował do znalezienia prawdziwych galaktyk satelitarnych. Dzięki tej technice badacze potwierdzili, że wokół M94 nie krąży więcej niż dwie galaktyki satelitarne.

“Szczególnie ciekawe jest to czy społeczność naukowa uważała, że to w ogóle możliwe” dodaje Smercina. “To naprawdę zdumiewająca część tego odkrycia – takich wyników nie przewidują żadne symulacje. Odkrycie czegoś, czego się w ogóle nie spodziewaliśmy pozwala nam przyczynić się do zrozumienia tego jak działa nasz wszechświat. To niesamowicie satysfakcjonujące”.

Źródło: University of Michigan

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.3847/1538-4357/aad2d6

Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Kulturalny cham. Od 2015 r. codziennie pisze i mówi o kosmosie na Pulsie Kosmosu. Od 2020 r. pisze o kosmosie także na najlepszym polskim portalu technologicznym Spider's Web.