Ce le pot spune galaxiile pitice slabe astronomilor despre formarea galaxiei

Iată-ne așezăm, situați pe Pământ în mijlocul galaxiei Calea Lactee. Și aici este galaxia Calea Lactee, care a crescut într-un halou mare de materie întunecată.

Materia întunecată este un lucru curios: nu interacționează cu lumina, așa că ar trebui de fapt numită materie transparentă, spune Eric Bell, profesor de astronomie la Universitatea din Michigan.

Dar reprezintă aproximativ 85% din materia universului nostru și conduce la formarea galaxiilor. Pentru a studia în continuare, astronomii găsesc și examinează galaxii pitice cu adevărat slabe care ar trebui să fie încorporate în „subhalos” mai mici de materie întunecată.

„Unul dintre principalele motive pentru a studia aceste mici galaxii pitice este că puteți afla cum ar putea arăta micile aglomerații de materie întunecată sau halouri”, a spus Bell. „Ne-am aștepta ca acest lucru să afecteze proprietățile galaxiilor slabe”.

Bell și o echipă de cercetători căutau galaxii pitice lângă o galaxie din apropiere de mărimea Căii Lactee numită M81. M81 zdrobește încet două galaxii satelit mai mici, ceea ce înseamnă că gravitația sa trage cele două galaxii mai mici, M82 și NGC 3077, spre sine.

Bell se aștepta să găsească cele mai slabe galaxii identificate până acum în afara Căii Lactee sau galaxiile Andromeda grupate în jurul M81, galaxia cu cea mai mare masă, apoi mai puțin în jurul lui M82 și, posibil, una în jurul lui NGC 3077. În schimb, grupul său a descoperit că aproape toate galaxii mai slabe grupate în jurul lui NGC 3077.

Grupul a găsit o galaxie definitivă, una dintre cele mai slabe descoperite vreodată în afara galaxiei Calea Lactee și a galaxiei Andromeda (M31) și alte șase galaxii posibile candidate. Bell va prezenta concluziile la reuniunea din iunie a Societății Americane de Astronomie.

„Șase dintre cele șapte galaxii noi și candidate la galaxie sunt toate grupate în jurul acestei galaxii de dimensiuni destul de moderate. Este al treilea ca mărime din grup, dar din anumite motive are aproape toți sateliții și nu avem idee de ce”, a spus Bell. „Ca să ne întoarcem la modelele noastre de materie întunecată și la modelele noastre de formare a galaxiilor, ei spun practic: „Mai mare este mai mult”. Dacă am o galaxie mai mare cu un halou întunecat mai mare, ar trebui să am mai mulți prieteni mici, iar acest sistem pare să încalce acest lucru.”

Modelele de formare a galaxiilor simulează modul în care galaxiile ar crește de la mici fluctuații ale materiei întunecate la începutul istoriei universului la galaxii precum cele pe care le-am putea observa astăzi. Materia întunecată joacă un rol esențial: fără ea, nicio galaxie nu s-ar putea forma deloc, și chiar și mici modificări ale comportamentului materiei întunecate modifică proprietățile prezise ale galaxiilor, în special ale celor mai slabe galaxii pitice.

O nouă galaxie satelit din grupul Messier 81. Cu doar 100.000 de stele, acesta este cel mai slab membru cunoscut al grupului Messier 81 și este una dintre cele mai slabe galaxii descoperite în afara mediului imediat al Căii Lactee.  Credit imagine: Eric Bell, Universitatea din Michigan, cu Telescopul Subaru
O nouă galaxie satelit din grupul Messier 81. Cu doar 100.000 de stele, acesta este cel mai slab membru cunoscut al grupului Messier 81 și este una dintre cele mai slabe galaxii descoperite în afara mediului imediat al Căii Lactee. Credit imagine: Eric Bell, Universitatea din Michigan, cu Telescopul Subaru

Pentru a căuta aceste galaxii pitice slabe, astronomii au folosit Hyper Suprime-Cam de la Subaru, o cameră digitală de dimensiunea unei mașini mici, așezată deasupra telescopului Subaru din Hawaii. Cu această cameră, astronomii au reușit să facă imagini incredibil de sensibile care pot detecta lumina de peste 100 de milioane de ori mai slabă decât ceea ce poate vedea ochiul uman.

Aceste galaxii sunt foarte difuze, dar Subaru este suficient de sensibil pentru a detecta cele mai strălucitoare stele din acea galaxie. Bell și colegii săi găsesc aceste galaxii căutând grupuri din aceste stele slabe. Pentru fiecare stea pe care o văd, se așteaptă să existe câteva mii de stele mai slabe.

„Deci, aceste galaxii au între 50.000 și 200.000 de stele”, a spus Bell, explicând că acest lucru sună mult, dar este de 1 milion de ori mai mic decât numărul de stele din Calea Lactee. „Acestea sunt foarte rele pentru galaxii. Își fac treaba, fac vedete, îngrozitor. Nu i-ai angaja să fie o galaxie.

Bell spune că găsirea acestor galaxii slabe în apropierea galaxiei satelit mai mici a fost un puzzle.

„Modelele noastre prevăd că galaxiile mai mari ar trebui să aibă galaxii mai slabe, dar nu este cazul. Sau poate în general o fac, dar există câteva excepții și facem doar o poză uneia ciudate”, a spus el. „Dar modelele nu se așteaptă în mod special la acest tip de variație. Ceea ce înseamnă este că există ceva interesant despre modul în care galaxiile se formează și supraviețuiesc în mici halouri de materie întunecată pe care nu le înțelegem.”

Astronomii au câteva teorii cu privire la motivul pentru care aceste galaxii pitice slabe ar putea fi găsite în apropierea galaxiilor mai mici, mai degrabă decât a galaxiilor mari, deși Bell spune că teoriile nu sunt pe deplin satisfăcătoare. O posibilitate poate fi ca gravitația unei galaxii mari să distrugă galaxiile mai mici mai eficient decât se credea anterior.

„Dacă sunt lângă un tip mare, acel tip mare va trage mai tare de o parte decât de cealaltă, iar apoi mă voi destrăma”, a spus Bell.

Acest efect a fost luat în considerare de modelele matematice despre modul în care aceste galaxii slabe ar trebui să acționeze lângă tovarășii mai mari. Dar, explică Bell, este posibil ca modelele să nu fi explicat suficient acest efect, cum ar fi un satelit care este mai aproape de galaxia mai mare decât se estima anterior, a atracției gravitaționale a galaxiei, numită maree.

O altă posibilitate ar putea fi ca galaxiile mari, precum Calea Lactee, să facă ceva în mediul înconjurător care împiedică formarea galaxiilor mici, în primul rând. Galaxiile încălzesc gazul din jur, iar acest proces poate fi mai puternic decât prevăd modelele actuale.

“Este posibil. Nu prea îmi place nici una dintre ideile, dar le vom testa în modelele noastre de formare a galaxiilor”, a spus Bell.

El spune că descoperirile sale ridică mai multe întrebări decât răspunsuri, dar sunt întrebări interesante de luat în considerare.

„S-ar putea ca aceste galaxii slabe să nu se formeze în jurul unor tipuri mari, ci în jurul unor tipuri mai mici și medii. Sau s-ar putea ca ei să nu supraviețuiască pe cei mari, dar supraviețuiesc pe cei mici”, a spus el. „Și asta înseamnă că fie avem ceva despre formarea și supraviețuirea acestor lucruri puțin greșit, fie o neînțelegere despre modul în care se formează sau supraviețuiesc galaxiile”.

Bell și echipa sa au aplicat pentru timpul telescopului telescopului spațial Hubble, ceea ce ar trebui să le ofere imagini și mai clare ale acestor galaxii slabe și șansa de a rezolva unele dintre aceste probleme.

Add Comment