Międzynarodowy zespół astrofizyków odkrył obecność rotacji poprzecznej w trzech karłowatych galaktykach sferoidalnych, bardzo słabym i trudnym do zaobserwowania typie galaktyk, które krążą wokół Drogi Mlecznej; pomaga to prześledzić ich historię ewolucji. Odkrycia dokonano na podstawie najnowszych danych z satelity Gaia. Wyniki badań zostały właśnie opublikowane w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” (MNRAS).
Galaktyki karłowate mają szczególne znaczenie dla kosmologii. Standardowy model kosmologiczny sugeruje, że ten typ galaktyk uformował się jako pierwszy. Większość z nich została zniszczona i pochłonięta przez duże galaktyki, takie jak Droga Mleczna. Jednak te, które pozostały, mogą być badane i zawierają cenne informacje o wczesnym Wszechświecie.
Jedną z podklas galaktyk karłowatych są karłowate galaktyki sferoidalne. Są one bardzo rozproszone, mają niską jasność powierzchniową, zawierają duże ilości ciemnej materii i niewiele lub wcale gazu. Od czasu ich odkrycia są one przedmiotem intensywnych badań. Jednak ich wewnętrzna kinematyka jest wciąż słabo poznana, ze względu na trudności techniczne niezbędne do ich szczegółowego zbadania.
Różne wcześniejsze badania wykazały, że karłowate galaktyki sferoidalne nie mają wzorców rotacji wewnętrznej, lecz ich gwiazdy poruszają się po przypadkowych orbitach, głównie w kierunku centrum galaktyki i z dala od niego. Natomiast galaktyki należące do innej głównej podklasy galaktyk karłowatych, galaktyki nieregularne, mają duże ilości gazu i w niektórych przypadkach wykazują rotację wewnętrzną. Różnice te sugerują inne pochodzenie tych dwóch typów galaktyk karłowatych lub zupełnie inną historię ewolucji, w której oddziaływania z dużymi galaktykami, w tym przypadku z Drogą Mleczną, odegrały kluczową rolę w wyeliminowaniu rotacji wewnętrznej karłowatych galaktyk sferoidalnych.
Aby przeprowadzić obecne badania, zespół astrofizyków wykorzystał najnowsze dane z Gai do zbadania wewnętrznej kinematyki sześciu karłowatych galaktyk sferoidalnych, satelitów Drogi Mlecznej, i odkrył obecność rotacji poprzecznej w trzech z nich: są to Carina, Piec i Rzeźbiarz. Są to pierwsze detekcje tego typu rotacji w karłowatych galaktykach sferoidalnych, z wyjątkiem galaktyki sferoidalnej w Strzelcu, która jest silnie zniekształcona przez potencjał grawitacyjny Drogi Mlecznej, a zatem nie jest reprezentatywna dla swojego typu.
Wynik ten jest bardzo istotny, ponieważ, ogólnie rzecz biorąc, wewnętrzna kinematyka galaktyk, w tym przypadku ich rotacja, jest ważnym wskaźnikiem ich ewolucji oraz warunków, w jakich układ został uformowany – wyjaśnia Alberto Manuel Martínez-García, doktorant w IAC i ULL oraz pierwszy autor artykułu.
Chociaż standardowy model kosmologiczny zakłada, że galaktyki karłowate uformowały się jako pierwsze, nie jest jasne, czy są one prostymi układami, czy też te, które obserwujemy, powstały w wyniku aglomeracji innych, jeszcze prostszych układów, mniejszych i starszych. Obecność rotacji sugeruje drugą opcję. Sugeruje również wspólne pochodzenie dla wszystkich galaktyk karłowatych, tych, które są obecnie bogate w gaz (nieregularne) i tych, które nie są (sferoidalne) – wyjaśnia Andrés del Pino, badacz z STScI i współautor artykułu.
Mimo to, jak twierdzą naukowcy, badania oparte na danych z Gai wiążą się z wieloma trudnościami technicznymi. Przede wszystkim trzeba ustalić, które z gwiazd w bazie danych rzeczywiście należą do galaktyk satelitarnych, a które do samej Drogi Mlecznej, gdyż te ostatnie mają tendencję do zanieczyszczania próbki. Problem polega na tym, że choć analizowane dane są ograniczone do regionu i rozmiarów kątowych badanej karłowatej galaktyki sferoidalnej, co odpowiada ¼ średnicy kątowej Księżyca, to zdecydowana większość gwiazd wykrytych w tym obszarze należy do Drogi Mlecznej i rzeczywiście zanieczyszcza próbkę.
Ponadto, odległość badanych karłowatych galaktyk sferoidalnych, sięgająca około pół miliona lat świetlnych, oraz niska jasność ich wewnętrznych gwiazd sugerują, że pomiary są obarczone znacznym poziomem szumu. Z tych wszystkich powodów analiza danych wymaga dokładnej filtracji i głębokiej analizy różnych parametrów obserwacyjnych, aby móc wyciągnąć wiarygodne wnioski.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Three dwarf spheroidal galaxies are found to rotate
- Internal rotation of Milky Way dwarf spheroidal satellites with Gaia Early Data Release 3
Źródło: IAC
Na ilustracji: Karzeł Pieca. Źródło: ESO/Digitized Sky Survey 2.
