Astronomowie po raz pierwszy pokazali, że nawet najmniejsze galaktyki we Wszechświecie mają złożone struktury, które wskazują na złożoną historię. Korzystając z teleskopu Subaru, zespół astronomów z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii, Instytutu Fizyki na Litwie, University of Durham, Paris Observatory, University of Kioto, Gunma Astronomical Observatory i University of Tokyo odkryli rozszerzoną aureolę gwiazdy z ostrym odcięciem w nieregularnej galaktyce karłowatej Leo A, członek lokalnej grupy galaktyk obejmującej Drogę Mleczną. Odkrycie rzuca wyzwanie obecnym scenariuszom formowania się galaktyki, pokazując, że zamiast być protektorami nieskazitelnych bloków budulcowych, które połączyły się, tworząc większe galaktyki, nieregularne galaktyki karłowate mają własną historię gromadzenia się.
Zrozumienie powstawania i ewolucji galaktyk w skalach czasowych porównywalnych z wiekiem Wszechświata jest jednym z największych wyzwań astronomii. W scenariuszach standardowej kosmologii (Uwaga 1) galaktyki buduje się poprzez scalanie hierarchiczne: niewielkie wahania gęstości pierwotnej w gładkim rozkładzie materii we wczesnym Wszechświecie rosną i łączą się, tworząc większe struktury, takie jak Droga Mleczna. Najliczniejszy typ galaktyk we wszechświecie - nieregularne galaktyki karłowate (Uwaga 2) - mają zachować swoje właściwości bez zmian przez miliardy lat i reprezentować nieskazitelne pierwotne bloki budulcowe. Jest to jeden z powodów, dla których astronomowie badali ostatnio nieregularne galaktyki karłowate z wielkim zainteresowaniem.
Zespół kierowany przez profesorów Nobuo Arimoto (National Astronomical Observatory of Japan) i Vladasa Vanseviciusa (Institute of Physics, Litwa) badał Leo A - izolowaną i niezwykle bogatą w gaz galaktykę nieregularną karła o jedynie 0,01% masy Drogi Mlecznej i pierwiastki chemiczne o niskiej frakcji wytwarzane przez wcześniejsze generacje gwiazd. Te cechy sugerują, że ta galaktyka ewoluowała bez znaczącej interakcji z innymi galaktykami. Uważa się, że ta galaktyka ma dość prostą strukturę, w przeciwieństwie do galaktyk o dużych dyskach, takich jak Droga Mleczna. Jednak widok ten należy zmienić ze względu na głębokie obrazowanie zewnętrznych obszarów tej galaktyki za pomocą teleskopu Subaru.
Przed tymi obserwacjami Leo A miał już duży rozmiar kątowy (7 ′ x 5 ′; Uwaga 3), a teleskop Subaru wyposażony w kamerę Prime Focus Camera (Suprime-Cam) był idealnym instrumentem do badania gwiazd na zewnętrzne granice galaktyki (ryc. 1). Pojedyncza ekspozycja za pomocą Suprime-Cam obejmuje pole widzenia 34 ′ x 27 ′ (rozmiar piksela 0 ”.2 x 0” .2) z wysoką czułością. Zespół pozyskał obrazy optyczne karłowatej galaktyki nieregularnej Leo A z trzema filtrami szerokopasmowymi w listopadzie 2001 r. W celu prześledzenia całego zasięgu starych gwiazd w Lwie A zespół wykorzystał gwiazdy o czerwonej gałęzi olbrzymiej (RGB), które ewoluują nisko -masuje gwiazdy o bardzo wysokiej jasności i oczekuje się, że będą dobrze reprezentować rozszerzone struktury galaktyk. Badali wewnątrz elipsy pół-dużej osi a = 12 ′, która całkowicie pokrywa galaktykę, i wykryli 1394 gwiazd RGB rozmieszczonych symetrycznie i płynnie w tym polu.
Ryc. 2 pokazuje profil promieniowy gęstości liczbowej powierzchni gwiazd czerwonych olbrzymów. Zespół odkrył znacznie większą strukturę dysku (z pół-główną osią 5,5 ′) niż wcześniej znana (3,5 ′). Co więcej, głębokie obserwacje pozwoliły na odkrycie nowego składnika gwiazdowego w nieregularnych galaktykach karłowatych, które zespół nazywa „halo”. (5,5′-7,5 ′), który ma mniej strome nachylenie w gęstości liczbowej gwiazd RGB. Składnik halo kończy się na 8 ′ od środka galaktyki z ostrym odcięciem w rozkładzie gwiazd RGB. Istnienie takiej struktury halo w nieregularnych galaktykach karłowatych nie zostało potwierdzone przed tymi obserwacjami.
Rozmiar Lwa A ujawniony przez te nowe obserwacje jest dwa razy większy niż jego poprzednio przyjęty rozmiar, co sugeruje, że nawet w pobliskim wszechświecie widzimy galaktyki jedynie jako „wierzchołki gór lodowych”, które w rzeczywistości są kilka razy bardziej rozciągnięte.
Nowo odkryta halo z ostrym odcięciem gwiezdnym i dyskiem nieregularnej galaktyki karłowatej Leo A bardzo przypomina strukturę, a także zawartość gwiazd i gazów w dużych pełnoprawnych galaktykach dyskowych, takich jak Droga Mleczna. Uważa się, że skomplikowana struktura dużych masywnych galaktyk jest wynikiem połączenia mniej masywnych galaktyk, takich jak nieregularne karły. Jednak badanie to wyraźnie pokazuje, że nieregularna galaktyka karłowa Leo A ma już elementy dysku i halo, i sugeruje złożoną historię gromadzenia się nawet galaktyk o bardzo małej masie, takich jak Leo A, które powinny powstać bezpośrednio z pierwotnych fluktuacji gęstości w wczesny wszechświat (Uwaga 1) i kwestionuje współczesne rozumienie ewolucji galaktyk. Profesorowie N. Arimoto i V. Vansevicius uważają, że Lew A jest? Kamieniem z Rosetty? (Uwaga 4) dla zrozumienia procesu powstawania i ewolucji galaktyk.
Artykuł naukowy na temat tych badań został przyjęty do publikacji w Astrophysical Journal Letters 20 sierpnia 2004 r. (Tom 611, nr 2, L93).
Oryginalne źródło: Subaru News Release
