Czy nasza rodzima Galaktyka, Droga Mleczna, jest miejscem szczególnym? Zespół naukowców podjął się odpowiedzi na to pytanie ponad dekadę temu.
Rozpoczęty w 2013 roku przegląd Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) bada układy galaktyk, takie jak Droga Mleczna. Teraz, po zakończeniu spisu 101 układów satelitarnych podobnych do Drogi Mlecznej w ramach przeglądu SAGA, opublikowano trzy artykuły, które dostarczają nowych informacji na temat wyjątkowości naszej własnej Galaktyki.
Te „satelity” to galaktyki mniejsze zarówno pod względem masy, jak i rozmiaru, które krążą wokół większej galaktyki, zwykle nazywanej galaktyką macierzystą. Podobnie jak w przypadku mniejszych satelitów krążących wokół Ziemi, te galaktyki satelitarne przechwytywane sa przez przyciąganie grawitacyjne masywnej galaktyki macierzystej i otaczającej ją ciemnej materii. Galaktyka Drogi Mlecznej jest galaktyką macierzystą kilku galaktyk satelitarnych, z których dwie największe to Wielki i Mały Obłok Magellana (LMC i SMC). Podczas gdy LMC i SMC są widoczne nieuzbrojonym okiem z półkuli południowej, istnieje wiele innych słabszych galaktyk satelitarnych orbitujących wokół Drogi Mlecznej, które można obserwować tylko za pomocą dużych teleskopów.
Celem przeglądu SAGA jest scharakteryzowanie układów satelitarnych wokół innych galaktyk macierzystych, które mają masę gwiazdową podobną do Drogi Mlecznej. Yao-Yuan Mao, pracownik Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Utah, współprowadzi przegląd SAGA wraz z Marlą Geha z Uniwersytetu Yale i Risą Wechsler z Uniwersytetu Stanforda. Mao jest głównym autorem pierwszego artykułu z serii trzech, które zostały zaakceptowane przez „The Astrophysical Journal”. Ta seria artykułów informuje o najnowszych odkryciach przeglądu SAGA i udostępnia dane z badań innym naukowcom na całym świecie.
Galaktyka odstająca od reszty?
W pierwszym artykule naukowcy wyróżnili 378 galaktyk satelitarnych zidentyfikowanych w 101 układach o masie Drogi Mlecznej. Liczba potwierdzonych galaktyk satelitarnych w każdym układzie waha się od zera do 13 – w porównaniu do czterech wokół Drogi Mlecznej. Podczas gdy liczba galaktyk satelitarnych w układzie Drogi Mlecznej jest równa z innymi układami o masie Drogi Mlecznej, Droga Mleczna wydaje się gościć mniej galaktyk satelitarnych, jeżeli weźmie się pod uwagę istnienie LMC – powiedział Mao. Przegląd SAGA wykazał, że układy z masywną galaktyką satelitarną, taką jak LMC, mają tendencję do posiadania większej całkowitej liczby galaktyk satelitarnych, a nasza Droga Mleczna wydaje się być pod tym względem wyjątkiem.
Wyjaśnienie tej pozornej różnicy między Drogą Mleczną a układami SAGA jest fakt, że LMC i SMC zaczęły krążyć wokół Drogi Mlecznej całkiem niedawno (w porównaniu z wiekiem Wszechświata). Artykuł wyjaśnia, że jeżeli Galaktyka jest starszym, nieco masywniejszym gospodarzem z niedawno dodanymi LMC i SMC, można by oczekiwać mniejszej liczby satelitów w układzie Drogi Mlecznej, nie licząc innych mniejszych satelitów, które LMC/SMC mogły wciągnąć za sobą.
Wynik ten pokazuje, jak ważne jest zrozumienie interakcji między galaktyką macierzystą a galaktykami satelitarnymi – zwłaszcza przy interpretacji tego, czego dowiadujemy się z obserwacji Drogi Mlecznej. Ekta Patel, nie należąca do zespołu SAGA, bada historie orbit galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. Po zapoznaniu się z wynikami badań SAGA, Patel powiedziała: Chociaż nie możemy jeszcze badać historii orbit galaktyk satelitarnych wokół gospodarzy, najnowsza wersja danych SAGA zawiera dziesięciokrotnie więcej układów podobnych do Drogi Mlecznej, które posiadają towarzysza podobnego do LMC, niż wcześniej znano. Mamy ponad 30 ekosystemów galaktyk do porównania z naszym własnym – będzie to przydatne w zrozumieniu wpływu masywnego satelity analogicznego do LMC na układy, w których rezydują.
Dlaczego galaktyki przestają tworzyć gwiazdy?
Drugi artykuł SAGA z tej serii był prowadzony przez Geha – i opisuje, czy te galaktyki satelitarne nadal tworzą gwiazdy. Zrozumienie mechanizmów, które mogłyby zatrzymać formowanie się gwiazd w tych małych galaktykach, jest ważną kwestią w dziedzinie ewolucji galaktyk. Naukowcy odkryli na przykład, że galaktyki satelitarne znajdujące się bliżej swoich galaktyk macierzystych były bardziej narażone na tłumienie w nich procesów gwiazdotwórczych. Sugeruje to, że czynniki środowiskowe pomagają kształtować cykl życia małych galaktyk satelitarnych.
Pracami nad trzecim nowym artykułem kierował Yunchong (Richie) Wang, który uzyskał tytuł doktora wraz z Wechsler. Badania te wykorzystują wyniki przeglądu SAGA do ulepszenia istniejących teoretycznych modeli formowania się galaktyk. W oparciu o liczbę galaktyk satelitarnych tłumiących procesy gwiazdotwórcze w tych układach o masie Drogi Mlecznej model ten przewiduje, że galaktyki takie powinny również istnieć w bardziej odizolowanych środowiskach – będzie to można przetestować w nadchodzących latach za pomocą innych badań astronomicznych, takich jak przegląd Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
Prezent dla społeczności astronomicznej
Oprócz tych ekscytujących wyników, które pogłębią nasze zrozumienie ewolucji galaktyk, zespół przeglądu SAGA ma również prezent dla społeczności astronomicznej – badacze opublikowali nowe pomiary odległości dla około 46 tysięcy galaktyk. Znalezienie tych galaktyk satelitarnych jest jak szukanie igły w stogu siana. Musieliśmy zmierzyć przesunięcie ku czerwieni dla setek galaktyk, aby zidentyfikować tylko jedną galaktykę satelitarną – powiedział Mao. Te nowe przesunięcia ku czerwieni galaktyk umożliwią społeczności astronomicznej badanie szerokiego zakresu tematów wykraczających poza galaktyki satelitarne.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- How special is the Milky Way Galaxy?
- The SAGA Survey. III. A Census of 101 Satellite Systems around Milky Way-mass Galaxies
- The SAGA Survey. IV. The Star Formation Properties of 101 Satellite Systems around Milky Way-mass Galaxies
- The SAGA Survey. V. Modeling Satellite Systems around Milky Way-mass Galaxies with Updated UniverseMachine
Źródło: University of Utah
Na ilustracji: Obraz galaktyki podobnej do Drogi Mlecznej i układu jej galaktyk satelitarnych. Źródło: Yasmeen Asali (Yale), zdjęcie z DESI Legacy Surveys Sky Viewer https://www.legacysurvey.org
