Астрономи пояснюють походження невловних ультрадифузних галактик

За допомогою симуляцій астрономи встановили, що ізольовані УДГ колись утворилися поряд з іншими галактиками, але були викинуті на довгу еліптичну орбіту; також, що їх може бути більше, ніж спостерігається.

Про це розповідають у Каліфорнійському університеті у Ріверсайді (UCR).

Як випливає з їх назви, ультрадифузні галактики або УДГ — це карликові галактики, зорі яких розкидані по великій території, що призводить до надзвичайно низької поверхневій яскравості та робить їх виявлення дуже важким. Кілька питань щодо УДГ залишаються без відповіді: як ці карлики виявилися такими розтягнутими? Чи є їхні ореоли темної матерії — ореоли невидимої матерії, що оточують галактики, — особливими?

Тепер міжнародна команда астрономів під керівництвом Лаури Сейлз з UCR повідомляє в Nature Astronomy, що за допомогою складних симуляцій їм вдалося виявити кілька “згаслих” УДГ в умовах низької щільності у Всесвіті. Загасла галактика — це галактика, в якій не відбувається зореутворення.

"Те, що ми виявили, суперечить теоріям утворення галактик, оскільки згаслі карлики повинні перебувати у скупченнях або в груповому середовищі, щоб їх газ був видалений та перестати утворювати зорі", - сказала доцент кафедри фізики та астрономії Сейлз. "Але виявлені нами згаслі УДГ ізольовані. Нам вдалося ідентифікувати декілька таких згаслих УДГ у полі та простежити їх еволюцію у зворотному напрямку, щоб показати, що вони виникли на зворотносплескових орбітах".

Тут "у полі" означає галактики, що ізольовані у більш спокійному середовищі, а не у групі чи скупченні. Сейлз пояснила, що зворотносплескова галактика — це об’єкт, який сьогодні виглядає як ізольована галактика, але в минулому була супутником більш масивної системи — подібно до комети, яка періодично відвідує наше Сонце, але більшість своєї подорожі проводить ізольовано, в основному далеко від Сонячної системи.

"Ізольовані галактики та галактики-супутники мають різні властивості, оскільки фізика їх еволюції досить різна", - сказала вона. "Ці зворотносплескові галактики інтригують, тому що вони поділяють властивості з популяцією супутників у системі, до якої вони колись належали, але сьогодні вони спостерігаються як ізольовані від системи".

Карликові галактики – це маленькі галактики, які містять від 100 мільйонів до кількох мільярдів зірок. На відміну від них, у Чумацькому Шляху налічується від 200 до 400 мільярдів зірок. Хоча всі УДГ є карликовими галактиками, усі карликові галактики не є УДГ. Наприклад, при подібній яскравості карлики демонструють дуже великий діапазон розмірів, від компактних до дифузних. УДГ – це хвостова частина більшості витягнутих об′єктів при даній яскравості. УДГ має зоряний вміст карликової галактики, в 10-100 разів менший за Чумацький Шлях. Але її розмір можна порівняти з Чумацьким Шляхом, що надає їй надзвичайно низьку поверхневу яскравість та й робить її особливою.

Сейлз пояснила, що ореол темної матерії карликової галактики має масу щонайменше в 10 разів меншу, ніж у Чумацького Шляху, і розміри масштабуються подібним чином. Однак УДГ порушують це правило і показують радіальне розширення, порівнянне з розширенням набагато більших галактик.

"Одна з популярних теорій, що пояснює це, полягала в тому, що УДГ – це "невдалі Чумацькі Шляхи", тобто їм судилося бути галактиками, подібними до нашого Чумацького Шляху, але якимось чином не вдалося сформувати зорі", - сказав Хосе А. Бенавідес, аспірант Інституту теоретичної та експериментальної астрономії в Аргентині та перший автор наукової статті. "Тепер ми знаємо, що цей сценарій не може пояснити всі УДГ. Тож виникають теоретичні моделі, в яких більш ніж один механізм формування може бути здатний сформувати ці ультрадифузні об′єкти".

За словами Сейлз, цінність нової роботи подвійна. По-перше, використана дослідниками симуляція під назвою TNG50 успішно передбачила УДГ з характеристиками, подібними до спостережуваних УДГ. По-друге, дослідники виявили кілька рідкісних згаслих УДГ, для яких у них немає механізму утворення.

"Використовуючи TNG50 у якості "машини часу", щоб побачити, як УДГ потрапили туди, де вони знаходяться, ми виявили, що ці об′єкти були супутниками за кілька мільярдів років до цього, але були викинуті на довгу еліптичну орбіту та сьогодні виглядають ізольованими", - сказала вона.

Дослідники також повідомляють, що згідно з їхніми симуляціями, згаслі УДГ зазвичай можуть становити 25% ультрадифузної популяції галактик. Однак у спостереженнях цей відсоток значно менший.

"Це означає, що багато карликових галактик, що ховаються в темряві, можливо, залишилися непоміченими для наших телескопів", - сказала Сейлз. "Ми сподіваємось, що наші результати надихнуть на нові стратегії дослідження низько світного Всесвіту, що дозволить провести повний перепис цієї популяції карликових галактик".

Дослідження є першим, у якому розглядалися чисельні середовища – від ізольованих карликів до карликів у групах та скупченнях – необхідні для виявлення УДГ, та з достатньо високою роздільною здатністю для вивчення їх морфології та структури.

Далі дослідницька група продовжить вивчення УДГ у симуляціях TNG50, щоб краще зрозуміти, чому ці галактики настільки розширені у порівнянні з іншими карликовими галактиками з однаковим зоряним вмістом. Дослідники використовуватимуть телескоп Кека на Гаваях, один з найпотужніших телескопів у світі, для вимірювання вмісту темної матерії УДГ у скупченні Діви, найближчому до Землі скупченні галактик.

"Майбутні телескопи, такі як Великий синоптичний оглядовий телескоп або космічний телескоп Ненсі Грейс Роман, з′являться в мережі протягом найближчих п′яти-десяти років з можливістю виявляти ще багато таких цікавих УДГ", - сказала Сейлз.

Дослідницька стаття має назву "Спокійні ультрадифузні галактики в полі, що виникають на зворотносплескових орбітах".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.