Astronomowie przeczesujący dane z sondy Gaia ESA odkryli, jak to nazywają, galaktykę duchów. Galaktyka o nazwie Antlia 2 (Ant 2) jest galaktyką karłowatą o bardzo niskiej gęstości, która powstała we wczesnych dniach wszechświata. I jest odrywany od swojej masy przez siły pływowe Drogi Mlecznej.
Ta galaktyka duchów przez cały czas ukrywała się na widoku. Jego niska gęstość utrudniała wykrycie, podobnie jak jego lokalizacja. Jest ukryty za całunem dysku Drogi Mlecznej, w obszarze znanym astronomom jako „Strefa Unikania” (ZOA). Ale jest ogromny: ma taki sam rozmiar jak Wielki Obłok Magellana i jedną trzecią wielkości Drogi Mlecznej .
Międzynarodowy zespół astronomów znalazł Ant 2 podczas przeglądania drugiej wersji danych ze statku kosmicznego Gaia. Szukali galaktyk karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej, szukając gwiazd RR Lyrae. RR Lyrae to gwiazdy zmienne używane jako standardowe świece. Są to stare, ubogie w metal gwiazdy zwykle znajdujące się w galaktykach karłowatych, więc jeśli znajdziesz gwiazdy RR Lyrae, prawdopodobnie znalazłeś galaktykę karłowatą.
Pod pewnymi względami Ant 2 jest jak inne galaktyki karłowate. Wszystkie galaktyki, w tym galaktyki karłowate, takie jak ta, powstają w powiązaniu z ciemną materią. Jak wyjaśnia ich nazwa, karły są mniejsze i mają mniej gwiazd niż inne galaktyki. Galaktyka karłowata może mieć tylko sto milionów gwiazd, może nawet kilka miliardów. Są one karłowate przez naszą własną galaktykę Drogi Mlecznej, która ma od 200 do 400 miliardów gwiazd.
„To duch galaktyki. Przedmioty tak rozproszone jak Ant 2 po prostu nie były wcześniej widziane. ” - Gabriel Torrealba, główny autor.
Gwiazdy w galaktyce karłowatej różnią się także od gwiazd w innych galaktykach. Galaktyki karłowate były jednymi z pierwszych struktur we wszechświecie, więc ich gwiazdy są starsze i ubogie w metale. Powstały na początku, zanim kolejne generacje gwiazd zaszczepiły wszechświat metalami.
Wiele galaktyk karłowatych podlega falom grawitacyjnym większych galaktyk w ich pobliżu, a Ant 2 nie jest wyjątkiem. Często widzą, jak przyciągają je do większych galaktyk i są rozrywane przez te interakcje. Może to spowodować fuzje galaktyk i tak może się dziać z Ant 2.
Ale galaktyka duchów Ant 2 różni się od innych karłów. Daje bardzo mało światła. W porównaniu z inną galaktyką satelitarną Drogi Mlecznej, Wielkim Obłokiem Magellana, jest on 10 000 razy słabszy. W zależności od tego, jak na to patrzysz, jest albo za duży, by świecić, albo za ciemny, by mieć rozmiar.
„To duch galaktyki” - powiedział Gabriel Torrealba, główny autor artykułu. „Przedmioty tak rozproszone jak Ant 2 po prostu nie były wcześniej widziane. Nasze odkrycie było możliwe tylko dzięki jakości danych Gaia. ”
W ramach misji Gaia ESA opracowano najbogatszy do tej pory katalog gwiazd, w tym bardzo precyzyjne pomiary prawie 1,7 miliarda gwiazd. Ujawniło to niewidzialne wcześniej szczegóły naszej macierzystej Galaktyki i pokazało, jak Droga Mleczna uformowała się, łącząc się z inną galaktyką 10 miliardów lat temu. Na początku tego roku drugie wydanie danych Gai udostępniło naukowcom na całym świecie nowe szczegóły dotyczące gwiazd Drogi Mlecznej i było to skarbnica dla astronomów, w tym zespołu stojącego za galaktyką duchów.
Zespół astronomów stojących za badaniem pochodzi z Tajwanu, Wielkiej Brytanii, USA, Australii i Niemiec. Przeszukiwali drugą publikację danych Gaii dla gwiazd RR Lyrae, mając nadzieję na znalezienie więcej galaktyk karłowatych. Te stare gwiazdy mają dobrze rozumiane impulsy jasności, które trwają pół dnia, więc są bardzo przydatne.
„RR Lyrae znaleziono we wszystkich znanych satelitach karłowatych, więc kiedy znaleźliśmy ich grupę siedzącą nad dyskiem galaktycznym, nie byliśmy całkowicie zaskoczeni” - powiedział współautor Vasily Belokurov z Cambridge Institute of Astronomy. „Kiedy jednak przyjrzeliśmy się bliżej ich położeniu na niebie, okazało się, że znaleźliśmy coś nowego, ponieważ żaden z wcześniej zidentyfikowanych obiektów nie pojawił się w żadnej z przeszukiwanych baz danych”.
„Zastanawiamy się, czy ta galaktyka to tylko wierzchołek góry lodowej, a Drogę Mleczną otacza duża populacja prawie niewidzialnych karłów podobnych do tej.” - współautor Matthew Walker, Carnegie Mellon University.
Zespół powiadomił swoich kolegów z Anglo-Australian Telescope (AAT) w Australii. Pod napiętą linią czasu astronomowie w AAT zmierzyli widma ponad 100 czerwonych gigantycznych gwiazd w galaktyce duchów. Widma te potwierdziły potrzebę zespołu.
Widma wykazały, że wszystkie gwiazdy poruszały się razem. Mrówka 2 nigdy nie jest zbyt blisko Drogi Mlecznej, zawsze w odległości co najmniej 130 000 lat świetlnych. Naukowcom udało się również uzyskać masę galaktyki, która była znacznie niższa niż oczekiwano dla obiektu o jego wielkości.
„Najprostszym wyjaśnieniem, dlaczego Ant 2 ma dziś tak małą masę, jest to, że jest on rozbierany przez galaktyczne pływy Drogi Mlecznej” - powiedział współautor Sergey Koposov z Carnegie Mellon University. „Niewyjaśnione pozostaje jednak ogromne rozmiary obiektu. Normalnie, gdy galaktyki tracą masę podczas przypływów Drogi Mlecznej, kurczą się, a nie rosną.
Tak więc Ant 2 jest dla astronomów nieco tajemnicą. Jest bardzo duży jak na coś o tak niskiej masie. Usunięcie masy nie może powiększyć galaktyki duchów; to nie ma sensu. Musi być inny powód, dla którego powiększa się, tracąc masę, ale jak dotąd nikt nie wie. Nasze obecne teorie powstawania galaktyk nie przewidują obiektów takich jak Ant 2.
Jedna linia spekulacji sugeruje, że bardzo energiczne formowanie się gwiazd wewnątrz Mrówki 2 mogłoby spowodować jej ekspansję, podczas gdy Droga Mleczna kradnie jej masę. Wiatry gwiezdne i wybuchy supernowych mogą odepchnąć nieużywany gaz, osłabiając grawitację, która wiąże galaktykę i pozwalając na ekspansję ciemnej materii. Ale nie zostało to udowodnione.
„Nawet jeśli formowanie się gwiazd mogłoby zmienić kształt rozkładu ciemnej materii w Ant 2, gdy został on złożony, musiał działać z niespotykaną wydajnością”, powiedział współautor Jason Sanders, również z Cambridge.
Inna linia spekulacji dotyczy samej ciemnej materii, może innego rodzaju ciemnej materii. Obecna teoria przewiduje, że ciemna materia ciasno upakuje się w centrum galaktyk. Ale rozproszona, rozproszona natura Ant 2 może oznaczać, że działa rodzaj ciemnej materii, która nie łączy się tak łatwo. Jak mówi zespół w swoim artykule: „Pochodzenie tego rdzenia może być spójne z agresywnym sprzężeniem zwrotnym, a nawet może wymagać alternatyw dla zimnej ciemnej materii (takich jak bozony ultralekkie)”.
„W porównaniu z resztą około 60 satelitów Drogi Mlecznej Ant 2 to dziwak”, powiedział współautor Matthew Walker, również z Carnegie Mellon University. „Zastanawiamy się, czy ta galaktyka to tylko wierzchołek góry lodowej, a Drogę Mleczną otacza duża populacja prawie niewidzialnych karłów podobnych do tej.”
Znalezienie dziwnej galaktyki duchów, takich jak Ant 2, jest kłopotliwe, ale nie było to zupełnie nieoczekiwane. W miarę, jak metody wykrywania stały się bardziej czułe, znaleziono więcej przygaszonych galaktyk satelitarnych. Prawdopodobnie kwestią czasu było znalezienie go tutaj, w ZOA. Ale czy to jedyna, jaką kiedykolwiek znaleźliśmy, czy też natknęliśmy się na pierwszą z wielu dzięki sile statku kosmicznego Gaia, wciąż pozostaje otwartym pytaniem. Tak czy inaczej, powoduje to, że astronomowie ponownie zastanawiają się nad najbardziej praktycznymi teoriami.
- Komunikat prasowy Uniwersytetu Cambridge: „Gaia dostrzega galaktykę„ ducha ”obok”
- Artykuł badawczy: „Ukryty gigant: odkrycie ogromnego galaktycznego satelity karłowatego w Gaia DR2”
- Strona ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
