Dane z misji satelitarnej GAIA tworzą nową historię naszej Drogi Mlecznej. Galaktyki, które tradycyjnie były uważane za galaktyki satelitarne Drogi Mlecznej w większości okazały się niedawnymi przybyszami w naszym zakątku Wszechświata.
Galaktyka karłowata jest zbiorem od tysiąca do kilku miliardów gwiazd. Przez dziesięciolecia powszechnie uważano, że galaktyki karłowate, które otaczają Drogę Mleczną są satelitami. Oznacza to, że są uwięzione na orbitach wokół naszej Galaktyki i jest stała ich ilość od miliardów lat. Wreszcie ruchy tych galaktyk karłowatych zostały obliczone z bezprecedensową dokładnością, dzięki danym z satelity GAIA (wczesna 3 wersja publikacji danych) i wynik jest zaskakujący.
François Hammer (Observatoire de Paris-Université Paris Sciences et Lettres, Francja) ze współpracownikami z Europy i Chin wykorzystał dane z satelity GAIA, aby policzyć ruchy 40 galaktyk karłowatych wokół Drogi Mlecznej. Zostały wyznaczone prędkości przestrzenne każdej galaktyki i w kolejnym kroku energia orbitalna każdej galaktyki oraz moment pędu.
Okazało się, że te galaktyki poruszają się znacznie szybciej niż najjaśniejsze gwiazdy i gromady gwiazdowe, o których wiemy, że orbitują wokół Drogi Mlecznej. Tak szybko, że nie mogły jeszcze okrążyć Drogi Mlecznej, gdzie oddziaływania z naszą Galaktyką i jej obiektami mogłyby zmniejszyć ich energię orbitalną i moment pędu.
W przeszłości nasza Droga Mleczna pożarła pewną liczbę galaktyk karłowatych. Na przykład 8-10 miliardów lat temu galaktyka karłowata Gaia-Enceladus została wchłonięta przez Drogę Mleczną. Gwiazdy należące kiedyś do tej galaktyki można zidentyfikować na podstawie obserwacji satelity GAIA ze względu na podobieństwo orbit eliptycznych oraz posiadane energie.
Ponad 4-5 miliardów lat temu galaktyka karłowata Sagittarius została przechwycona przez Drogę Mleczną i obecnie jest na etapie dezintegracji i pochłaniania. Energia gwiazd tej galaktyki karłowatej jest wyższa niż gwiazd należących kiedyś do Gaia-Enceladus. - co wskazuje na krótszy okres czasu, gdy była poddawana niszczącej grawitacji Drogi Mlecznej.
Energie galaktyk karłowatych będących przedmiotem analizy w omawianej publikacji są nadal większe. Reprezentują one większość galaktyk karłowatych w sąsiedztwie Drogi Mlecznej. Jest to mocna sugestia, że galaktyki karłowate przybyły w okolice Drogi Mlecznej w ciągu ostatnich kilku miliardów lat.
Jest to odkrycie analogiczne jak dla Wielkiego Obłoku Magellana (LMC) – większej galaktyki karłowatej, która jest tak blisko Drogi Mlecznej, że jest widoczna na południowym niebie jako plama świetlna na nocnym niebie. Wielki Obłok Magellana również był uważany za satelitarną galaktykę Drogi Mlecznej aż do początku XXI wieku, gdy astronomowie zmierzyli jego prędkość i odkryli, że porusza się za szybko, aby był związany grawitacyjnie z Drogą Mleczną. Wielki Obłok Magellana wizytuje naszą okolicę po raz pierwszy. Obecnie wiemy, że to jest prawda również dla większości galaktyk karłowatych.
A więc czy ci nowi goście zadomowią się na orbitach lub po prostu nas miną? Niektóre z nich zostaną przechwycone przez Drogę Mleczną i staną się satelitami – powiedział François.
Ale stwierdzenie, które dokładnie zostaną przechwycone jest trudne do udowodnienia, ponieważ zależy to od masy Drogi Mlecznej. Jest to parametr, którego wyznaczenie sprawia astronomom faktyczną trudność. Szacunki zmieniają się o czynnik 2.
Odkrycie dużej energii galaktyk karłowatych jest istotne, ponieważ zmusza nas do ponownej weryfikacji natury samych galaktyk karłowatych.
Gdy galaktyki karłowate orbitują, Droga Mleczna próbuje rozerwać je strzępy. W fizyce nazywa się to siłami pływowymi.
Droga Mleczna jest ogromną galaktyką, więc jej siły pływowe są po prostu gigantyczne i mogą bardzo łatwo zniszczyć galaktykę karłowatą może po jednym lub dwóch spotkaniach – powiedział François.
Inaczej mówiąc – gdy galaktyka karłowata zostanie towarzyszem Drogi Mlecznej, to jest to dla niej wyrok śmierci. Jedyną okolicznością, która może dać odpór niszczycielskiemu „uściskowi” naszej Galaktyki jest posiadanie znacznej ilości ciemnej materii przez galaktykę karłowatą. Ciemna materia jest tajemniczą substancją, która według astronomów istnieje we Wszechświecie po to, aby dostarczyć dodatkowej grawitacji, która spaja poszczególne galaktyki.
Tak więc w tradycyjnym poglądzie, że omawiane tutaj galaktyki karłowate są galaktykami satelitarnymi Drogi Mlecznej, które orbitują od miliardów lat - tkwi założenie, że muszą zawierać dużo ciemnej materii, aby zrównoważyć siły pływowe Drogi Mlecznej i zachować swoją integralność. Odkrycie, że dla większości galaktyk karłowatych jest to pierwsze okrążenie wokół Drogi Mlecznej oznacza, że mogą one w ogóle nie zawierać ciemnej materii. Dlatego musimy ponownie zastanowić się czy takie systemy są w równowadze, czy raczej w procesie destrukcji.
To głównie dzięki Gai obecnie jest oczywistym, że historia Drogi Mlecznej jest znacznie bogatsza niż astronomowie sobie do tej pory wyobrażali. Poprzez badania tych kuszących tropów mamy nadzieję rozwikłać dalsze fascynujące rozdziały z przeszłości naszej Galaktyki – powiedział Timo Prusti (naukowiec pracujący w projekcie GAIA, ESA).
Więcej informacji:
- Publikacja naukowa: Gaia EDR3 Proper Motions of Milky Way Dwarfs. II Velocities, Total Energy, and Angular Momentum
- Wersja darmowa arXiv: Gaia EDR3 Proper Motions of Milky Way Dwarfs. II Velocities, Total Energy, and Angular Momentum
- Gaia reveals that most Milky Way companion galaxies are newcomers to our corner of space
- Wersja interaktywna ilustracji tytułowej: Dwarf galaxies around the Milky Way (interactive)
Źródło: ESA
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Na ilustracji: galaktyki karłowate wokół Drogi Mlecznej. Droga Mleczna jest otoczona przez około 50 galaktyk karłowatych. Większość z nich jest widoczna tylko przez teleskopy i nosi nazwy gwiazdozbiorów, na tle których jest widoczna na niebie (np. Draco, Sculptor, Leo). Dwie najbardziej znane noszą nazwy Wielkiego Obłoku Magellana (LMC) i Małego Obłoku Magellana (SMC) i są widoczne gołym okiem. Tradycyjnie uważano, że te galaktyki karłowate są satelitami krążącymi wokół Drogi Mlecznej od miliardów lat. Jednak najnowsze dane z satelity GAIA pokazały, że większość z tych galaktyk karłowatych mija po raz pierwszy Drogę Mleczną. Zmusza to astronomów do zrewidowania przeszłości Drogi Mlecznej i jak powstała, podobnie jak i natury oraz budowy samych galaktyk karłowatych. Źródło: ESA/Gaia/DPAC
