Całkowicie nowe spojrzenie na galaktyki karłowate otaczające Drogę Mleczną
Nowe badania wskazują, że większość galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej może być zniszczona po wejściu w halo galaktyczne.
Galaktyki karłowate wokół Drogi Mlecznej. Źródło: ESA/Gaia/DPAC
Nowe badania sugerują, że większość uznawanych za długowieczne galaktyk satelitarnych naszej Drogi Mlecznej może w rzeczywistości zostać zniszczona po wejściu w halo galaktyczne. Analizując najnowszy katalog z satelity Gaia, międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że galaktyki karłowate mogą być w stanie znajdować się poza równowagą. To badanie stawia ważne pytania dotyczące standardowego modelu kosmologicznego, szczególnie związane z występowaniem ciemnej materii w naszym najbliższym otoczeniu.
Przez długi czas uważano, że galaktyki karłowate wokół Drogi Mlecznej są starożytnymi satelitami, które krążą wokół naszej Galaktyki od prawie 10 miliardów lat. Istnienie tych galaktyk wymagało ogromnych ilości ciemnej materii, która chroni je przed silnym oddziaływaniem grawitacyjnym naszej Galaktyki. Przyjęto, że obserwowane różnice w prędkościach gwiazd w tych galaktykach karłowatych są spowodowane właśnie ciemną materią.
Najnowsze dane z Gaia dostarczyły zupełnie nowego obrazu właściwości galaktyk karłowatych. Poprzez analizę energii orbitalnej obiektów w zależności od czasu ich wejścia do halo Drogi Mlecznej, zespół astronomów był w stanie oszacować historię naszej Galaktyki. Okazało się, że obiekty, które przybyły wcześniej, gdy Droga Mleczna była mniej masywna, mają niższe energie orbitalne niż te, które przybyły później. Co ciekawe, większość galaktyk karłowatych ma znacznie większe energie orbitalne niż galaktyka karłowata Sagittarius, która weszła do halo około 5-6 miliardów lat temu. To sugeruje, że większość galaktyk karłowatych pojawiła się znacznie później, mniej niż trzy miliardy lat temu.
Niedawne odkrycia sugerują, że galaktyki karłowate znajdujące się niedaleko naszej galaktyki pochodzą spoza halo, gdzie większość galaktyk karłowatych posiada duże zbiorniki neutralnego gazu. Galaktyki bogate w gaz straciły go w wyniku kolizji z gorącym gazem halo galaktycznego. Ten proces spowodował gwałtowne wstrząsy i turbulencje, które całkowicie zmieniły strukturę galaktyk karłowatych. Wcześniej bogate w gaz galaktyki karłowate były zdominowane przez rotację gazu i gwiazd, jednak po utracie gazu ich grawitacja została zrównoważona przez przypadkowe ruchy pozostałych gwiazd. Ten gwałtowny proces utraty gazu sprawił, że prędkość poruszania się gwiazd w tych galaktykach nie jest już w równowadze z przyspieszeniem grawitacyjnym. Efekty utraty gazu i wstrząsów grawitacyjnych, wynikających z zanurzenia w Galaktyce, wyjaśniają szeroki rozrzut prędkości gwiazd obserwowany w galaktykach karłowatych.
Jednym z ciekawych wniosków tego badania jest rola ciemnej materii. Po pierwsze, brak równowagi w galaktykach karłowatych Drogi Mlecznej uniemożliwia dokładne oszacowanie ich dynamicznej masy oraz zawartości ciemnej materii. Po drugie, w poprzednich teoriach ciemna materia była uważana za czynnik stabilizujący galaktyki karłowate. Jednak w przypadku galaktyk pozbawionych równowagi, odwołanie się do ciemnej materii staje się problematyczne. W rzeczywistości, gdyby galaktyka karłowata zawierała znaczną ilość ciemnej materii, ta obecność zapobiegłaby jej transformacji w galaktykę o chaotycznych ruchach gwiazd, tak jak zaobserwowano.
Opisane niedawne odkrycia dotyczące galaktyk karłowatych i ich przemian w halo doskonale wyjaśniają wiele obserwowanych cech tych obiektów, zwłaszcza fakt, że posiadają one gwiazdy rozlokowane na znaczne odległości od centrum. Ich właściwości wydają się być zgodne z brakiem ciemnej materii, w przeciwieństwie do wcześniejszego poglądu, że galaktyki karłowate są zdominowane przez ciemną materię. Powstaje wiele pytań, takich jak: gdzie znajduje się wiele galaktyk karłowatych z ciemną materią, których standardowy model kosmologiczny przewiduje wokół Drogi Mlecznej? Jak możemy wnioskować o obecności ciemnej materii w galaktyce karłowatej, gdy brak jest równowagi? Jakie inne obserwacje mogą odróżnić galaktyki karłowate pozbawione równowagi od klasycznego obrazu galaktyk karłowatych zdominowanych przez ciemną materię?
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
