Нове дослідження дало змогу виявити вказівки на те, що більшість карликових галактик, які прийнято вважати давніми супутниками Молочного Шляху, насправді можуть бути знищені незабаром після входження в його гало.
Завдяки останньому каталогу, створеному за даними спостережень супутника Європейського космічного агентства Gaia («Ґайя»), міжнародна група продемонструвала, що карликові галактики можуть вийти з стану рівноваги.
Дослідження, результати якого опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ставить важливі питання щодо стандартної космологічної моделі, зокрема щодо поширеності темної матерії в найближчому оточенні нашої галактики.
Довгий час астрономи вважали, що карликові галактики навколо Молочного Шляху є стародавніми супутниками, які обертаються навколо нашої галактики майже 10 мільярдів років. Так могло бути за умови, що вони містять величезну кількість темної матерії, яка б захистила їх від величезних припливних ефектів через гравітаційне тяжіння нашої галактики. Передбачалося, що Темна матерія, за передбаченнями, спричинила великі відмінності в швидкостях зір у цих карликових галактиках, що визначені зі спостережень.
Останні дані від Gaia тепер вказують на зовсім інші властивості карликової галактики. Астрономи з Паризької обсерваторії — PSL, Національного центру наукових досліджень (Center National de la Recherche Scientifique, CNRS) та Інституту астрофізики Лейбніца в Потсдамі (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, AIP) змогли встановити історію взаємодії Молочного Шляху та його супутників. Для цього вони застосували залежність, що пов’язує орбітальну енергію об’єкта до епохи його входження в гало, тобто коли вони вперше були захоплені гравітаційним полем Молочного Шляху, і тим відтинком часу, коли це трапилося. Виявилося, що об’єкти, які прибули рано, коли Галактика була менш масивною, мають нижчу орбітальну енергію, ніж нещодавно прибулі.
Орбітальна енергія більшості карликових галактик напрочуд значно більша, ніж у карликової галактики Стрільця, яка увійшла в гало 5—6 мільярдів років тому. Це означає, що більшість карликових галактик опинилися в околі Молочного Шляху набагато пізніше, менше трьох мільярдів років тому.
Зображення з симуляції перетворення багатої на газ галактики з сильним його обертанням у сферичну карликову галактику. Тут показаний аналог карликової галактики Скульптор. Авторські права на зображення: Цзяньлін Ван (Jianling Wang), François Hammer (Франсуа Гаммер). Фото з сайту https://phys.org.
Таке нещодавнє прибуття означає, що найближчі карликові галактики походять із-за меж гало, де майже всі такі об’єкти містять величезні резервуари нейтрального газу. Багаті газом галактики втратили газ під час зіткнення з гарячим газом галактичного гало. Гравітаційна взаємодія і турбулентності, що виникли у процесі входження в гало, повністю змінили карликові галактики.
У раніше багатих на газ карликових галактиках домінувало обертання газу та зір, а коли вони перетворюються на безгазові системи, їх гравітація врівноважується випадковими рухами зір, що залишилися.
Карликові галактики втрачають свій газ у такому бурхливому процесі, що вони виходять з рівноваги, а це означає: швидкість руху їхніх зір більше не відповідає їх гравітаційному прискоренню. Ефект, що поєднує процеси втрати газу та гравітаційні збурення через занурення в Галактику, добре пояснює широкі швидкості зір у залишковій карликовій галактиці.
Однією з цікавинок цього дослідження є роль темної матерії. По-перше, відсутність рівноваги заважає будь-якій оцінці динамічної маси супутників-карликів Молочного Шляху та вмісту в них темної матерії.
По-друге, хоча в раніше запропонованому сценарії темна матерія захищала передбачувану стабільність карликових галактик, розгляд темної матерії в такій якості стає досить незручним для об’єктів, що вийшли з рівноваги. Насправді, якби галактика-карлик уже містила багато темної матерії, це стабілізувало б її початковий обертовий диск зір, запобігаючи перетворенню карлика в галактику з випадковими рухами зірок, як спостерігають астрономи.
Описане нещодавнє прибуття карликових галактик і їх перетворення в гало добре пояснюють багато спостережуваних властивостей цих об’єктів, зокрема, чому вони мають зорі на великих відстанях від свого центра. Їхні властивості, як здається, можна пояснити без залучення темної. Це суперечить попередньому розумінню карликових галактик як об’єктів, у яких переважно домінує темна матерія.
Нині виникає багато запитань, наприклад: де велика кількість карликових галактик, в яких переважає темна матерія, що їх навколо Молочного Шляху передбачає стандартна космологічна модель? Як ми можемо зробити висновок про вміст темної матерії в карликовій галактиці, якщо неможливо зробити припущення про її рівновагу? За допомогою яких інших спостережень можна відрізнити запропоновані карликові галактики, що вийшли з рівноваги, від класичної картини з галактиками-карликами, де переважає темна матерія.
За інф.з сайту https://phys.org
