Zespół astronomów wykrył starożytny układ gwiazdowy podróżujący wokół naszej Galaktyki, będący najsłabszym i najmniej masywnym satelitą Drogi Mlecznej, jakiego kiedykolwiek odkryto.
Zespół prowadził badania z Hawajów korzystając z obu obserwatoriów Maunakea, a także University of Hawaiʻi Institute for Astronomy Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) na Haleakala, Maui; wyniki badań opublikowano w The Astrophysical Journal.
Układ UMa3/U1 zlokalizowany jest w kierunku konstelacji Wielkiej Niedźwiedzicy, domu Wielkiego Wozu. Znajduje się na naszym kosmicznym podwórku, w odległości około 30 000 lat świetlnych od Słońca – powiedział Simon Smith, absolwent astronomii na Uniwersytecie Wiktorii i główny autor badania. UMa3/U1 do tej pory umykał wykryciu ze względu na swoją wyjątkowo niską jasność.
Obserwacje wykazały, że układ gwiazdowy jest malutki i składa się zaledwie z około 60 gwiazd w wieku ponad 10 miliardów lat rozciągających się na przestrzeni zaledwie 10 lat świetlnych. UMa3/U1 ma wyjątkowo małą masę – mniej niż 16 mas Słońca, a więc 15 razy mniejszą od najsłabszej znanej galaktyki karłowatej.
UMa3/U1 wykryto po raz pierwszy przy użyciu danych z Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey (UNIONS) na CFHT i Pan-STARRS.
Następnie zespół zbadał układ gwiazdowy bardziej szczegółowo za pomocą Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) Obserwatorium Kecka i potwierdził, że UMa3/U1 jest układem związanym grawitacyjnie, galaktyką karłowatą lub gromadą gwiazd.
W UMa3/U1 jest tak mało gwiazd, że można mieć uzasadnione wątpliwości, czy jest to tylko przypadkowe zgrupowanie podobnych gwiazd. Keck miał kluczowe znaczenie w wykazaniu, że tak nie jest – powiedziała współautorka Marla Geha, profesor astronomii i fizyki na Uniwersytecie Yale. Nasze pomiary DEIMOS wyraźnie pokazują, że wszystkie gwiazdy poruszają się w przestrzeni kosmicznej z bardzo podobnymi prędkościami i wydają się mieć podobny skład chemiczny.
Co ciekawe, niepewny rozkład prędkości wśród gwiazd w układzie może potwierdzać wniosek, że UMa3/U1 jest galaktyką zdominowaną przez ciemną materię – to kusząca możliwość, którą mamy nadzieję zbadać za pomocą większej liczby obserwacji Kecka – powiedział Will Cerny, drugi autor badania, absolwent Uniwersytetu Yale.
To, jak tym gwiazdom udało się utrzymać zwartą grupę, jest niezwykłe. Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że ciemna materia może utrzymywać je razem.
Obiekt jest tak mały, że jego długotrwałe przetrwanie jest bardzo zaskakujące. Można by się spodziewać, że silne siły pływowe pochodzące z dysku Drogi Mlecznej rozerwałyby układ na strzępy, nie pozostawiając żadnych obserwowalnych pozostałości – powiedział Cerny. Fakt, że układ wydaje się nienaruszony prowadzi do dwóch równie interesujących możliwości. Albo UMa3/U1 jest maleńką galaktyką stabilizowaną przez duże ilości ciemnej materii, albo jest to gromada gwiazd, którą zaobserwowaliśmy w bardzo szczególnym momencie przed jej nieuchronnym zgonem.
W przypadku pierwszego scenariusza, otrzymanie bezpośrednich potwierdzeń, że UMa3/U1 jest słabym, starożytnym układem gwiazdowym, byłoby niezwykle ekscytującym osiągnięciem, gdyż potwierdziłoby to przewidywania zawarte w głównej teorii dotyczącej powstania Wszechświata. Zgodnie z modelem Lambda Cold Dark Matter (Λ-CDM), naukowcy postulują, że gdy galaktyki, takie jak Droga Mleczna, formowały się po raz pierwszy, wywołały one przyciąganie grawitacyjne podczas procesu ich formowania, co skutkowało przyciągnięciem setek satelitarnych układów gwiazdowych, które wciąż krążą wokół tych galaktyk.
Towarzyszące badanie dotyczące implikacji UMa3/U1 dla teorii Λ-CDM zostało przyjęte do publikacji w The Astrophysical Journal i jest dostępne w formacie preprint na arXiv.org.
Niezależnie od tego, czy przyszłe obserwacje potwierdzą, czy odrzucą, że układ ten zawiera dużą ilość ciemnej materii, jesteśmy bardzo podekscytowani możliwością, że obiekt ten może być wierzchołkiem góry lodowej – że może być pierwszym przykładem nowej klasy niezwykle słabych układów gwiazdowych, które do tej pory wymykały się wykryciu – powiedział Cerny.
Decydujący dowód na obecność lub brak ciemnej materii w UMa3/U1 stanowi klucz do ustalenia, czy ten układ gwiazdowy jest galaktyką karłowatą czy też gromadą gwiazd. Dopóki nie zostanie wyjaśniona jego klasyfikacja, Ursa Major III/UNIONS 1 funkcjonuje pod dwiema nazwami. Zwykle skrajnie-słabe galaktyki satelitarne Drogi Mlecznej są nazywane od konstelacji, w której zostały odkryte (w tym przypadku Ursa Major), podczas gdy skrajnie-słabe gromady gwiazd są zazwyczaj określane według projektu badawczego, w ramach którego zostały zidentyfikowane (tutaj UNIONS).
Chociaż tożsamość tego układu gwiazdowego jest nadal niejednoznaczna, UMa3/U1 toruje drogę nowym perspektywom w kosmologii.
Odkrycie to może podważyć nasze rozumienie formowania się galaktyk, a być może nawet definicję „galaktyki” – powiedział Smith.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Faintest Known Star System Orbiting The Milky Way Discovered From Hawaiʻi
- The Discovery of the Faintest Known Milky Way Satellite Using UNIONS
- Ursa Major III/UNIONS 1: the darkest galaxy ever discovered?
Źródło: Keck Observatory
Na ilustracji: Na tym zdjęciu głębokiego nieba (po lewej) ukryta jest UMa3/U1, maleńka grupa gwiazd (po prawej) połączonych razem własną grawitacją (być może nawet ciemną materią!) na orbicie wokół Drogi Mlecznej. Źródło: CFHT/S. Gwyn (z prawej)/S. Smith (z lewej)
