Карликовые галактики вокруг Млечного Пути. Фото: ЕКА/Гея/DPAC.
Новое исследование, которое обычно считают долгоживущими спутниками нашей галактики, теперь обнаруживает признаки того, что большинство карликовых галактик на самом деле могут быть уничтожены вскоре после их входа в галактическое гало.
Благодаря последнему каталогу спутника Gaia Европейского космического агентства международная команда продемонстрировала, что карликовые галактики могут выйти из равновесия.
Исследование, опубликованное в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», открывает важные вопросы стандартной космологической модели, в частности, о распространенности темной материи в нашем ближайшем окружении.
Долгое время считалось, что карликовые галактики вокруг Млечного Пути — это древние спутники, вращающиеся вокруг нашей галактики почти 10 миллиардов лет. Это потребовало, чтобы они содержали огромное количество темной материи, чтобы защитить их от огромных приливных эффектов, вызванных гравитационным притяжением нашей галактики. Предполагалось, что темная материя является причиной больших различий, наблюдаемых в скоростях звезд внутри этих карликовых галактик.
Последние данные Gaia теперь раскрывают совершенно иной взгляд на свойства карликовых галактик. Астрономы из Парижской обсерватории PSL, Национального центра научных исследований (CNRS) и Потсдамского института астрофизики Лейбница (AIP) смогли датировать историю Млечного Пути благодаря взаимосвязи, связывающей орбитальную энергию объект эпохи входа в гало, времени, когда они впервые были захвачены гравитационным полем Млечного Пути: объекты, прибывшие раньше, когда Млечный Путь был менее массивным, имеют более низкую орбитальную энергию, чем недавно прибывшие.
Орбитальная энергия большинства карликовых галактик на удивление значительно больше, чем у карликовой галактики Стрельца, вошедшей в гало 5–6 миллиардов лет назад. Это означает, что большинство карликовых галактик появились гораздо позже, менее трех миллиардов лет назад.
Изображение из моделирования трансформации богатой газом галактики с преобладающим вращением в сферическую карликовую галактику. Здесь показан аналог карликовой галактики Скульптор. Авторы и права: Цзяньлин Ван, Франсуа Хаммер
Такое недавнее прибытие означает, что ближайшие карлики пришли из-за пределов гало, где почти все карликовые галактики содержат огромные резервуары нейтрального газа. Богатые газом галактики потеряли свой газ, когда столкнулись с горячим газом галактического гало. Сила толчков и турбулентность этого процесса полностью изменили карликовые галактики.
В то время как в ранее богатых газом карликовых галактиках доминировало вращение газа и звезд, когда они превращаются в безгазовые системы, их гравитация уравновешивается случайными движениями оставшихся в них звезд.
Карликовые галактики теряют газ в процессе настолько сильном, что он выводит их из равновесия, а это означает, что скорость движения их звезд больше не находится в балансе с их гравитационным ускорением. Комбинированные эффекты потери газа и гравитационных ударов, возникших в результате погружения в галактику, прекрасно объясняют широко распространенные скорости движения звезд в остатке карликовой галактики.
Одним из курьезов этого исследования является роль темной материи. Во-первых, отсутствие равновесия не позволяет оценить динамическую массу карликов Млечного Пути и содержание в них темной материи.
Во-вторых, хотя в предыдущем сценарии темная материя защищала предполагаемую стабильность карликовых галактик, обращение к темной материи становится довольно неудобным для объектов, находящихся вне баланса. Фактически, если бы карлик уже содержал много темной материи, он бы стабилизировал свой первоначальный вращающийся звездный диск, предотвращая трансформацию карлика в галактику со случайным движением звезд, как это наблюдалось.
Описанное недавнее прибытие карликовых галактик и их трансформации в гало хорошо объясняют многие наблюдаемые свойства этих объектов, в частности, почему у них звезды находятся на больших расстояниях от их центра. Их свойства кажутся совместимыми с отсутствием темной материи, вопреки предыдущему представлению о карликовых галактиках как об объектах, в которых преобладает темная материя.
Теперь возникает много вопросов, например: где находится множество карликовых галактик с преобладанием темной материи, которые стандартная космологическая модель предполагает вокруг Млечного Пути? Как мы можем сделать вывод о содержании темной материи в карликовой галактике, если нельзя предположить равновесие? Какие еще наблюдения могли бы отличить предполагаемые карликовые галактики, находящиеся вне равновесия, от классической картины с карликами, в которых доминирует темная материя?
Информация от: Потсдамским институтом астрофизики Лейбница.
