Большинство галактик-компаньонов Млечного Пути — новички в нашем уголке космоса

Карликовая галактика — это совокупность от тысячи до нескольких миллиардов звезд.

Наша галактика Млечный Путь окружена примерно пятьюдесятью карликовыми галактиками. Большинство этих галактик можно идентифицировать только с помощью телескопов, и они были названы в честь созвездия, в котором они появляются на небе (например, Драко, Скульптор или Лев). Однако две наиболее очевидные карликовые галактики называются Большое Магелланово Облако (БМО) и Малое Магелланово Облако (SMC), и их легко увидеть невооруженным глазом. Традиционно эти карликовые галактики считались спутниками, вращающимися вокруг Млечного Пути в течение многих миллиардов лет. Однако теперь новые данные космического корабля ЕКА Gaia показали, что большинство карликовых галактик впервые пересекают Млечный Путь. Это заставляет астрономов пересмотреть историю Млечного Пути и то, как он образовался, а также природу и состав самих карликовых галактик. Предоставлено: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.

На протяжении десятилетий было широко распространено мнение, что карликовые галактики, окружающие Млечный Путь, являются спутниками, а это означает, что они находятся на орбите вокруг нашей галактики и были нашими постоянными спутниками на протяжении многих миллиардов лет. Теперь движения этих карликовых галактик были вычислены с беспрецедентной точностью благодаря данным из ранней третьей публикации данных Gaia, и результаты удивительны.

Франсуа Хаммер, Обсерватория Парижских наук и литературы, Франция, и его коллеги из Европы и Китая использовали данные Gaia для расчета движения 40 карликовых галактик вокруг Млечного Пути. Они сделали это, вычислив набор величин, известных как трехмерные скорости для каждой галактики, а затем используя их для вычисления орбитальной энергии галактики и углового (вращательного) момента.

Они обнаружили, что эти галактики движутся намного быстрее, чем гигантские звезды и звездные скопления, которые, как известно, вращаются вокруг Млечного Пути. Настолько быстро, что они еще не могли выйти на орбиту вокруг Млечного Пути, где взаимодействие с нашей галактикой и ее содержимым привело бы к истощению их орбитальной энергии и углового момента.

В прошлом наша галактика поглотила несколько карликовых галактик. Например, 8-10 миллиардов лет назад карликовая галактика Гайя-Энцелад была поглощена Млечным путем. Его звезды можно идентифицировать по данным Gaia из-за эксцентрических орбит и диапазона энергий, которыми они обладают.

Совсем недавно, 4–5 миллиардов лет назад, карликовая галактика Стрельца была захвачена Млечным путем и в настоящее время находится в процессе разрушения и ассимиляции. Энергия его звезд выше, чем у Гайи-Энцелада, что указывает на более короткое время, в течение которого они были подвержены влиянию Млечного Пути.

В случае карликовых галактик в новом исследовании, которые представляют большинство карликовых галактик вокруг Млечного Пути, их энергии еще выше. Это убедительно свидетельствует о том, что они прибыли к нам только в последние несколько миллиардов лет.

Это открытие отражает сделанное в отношении Большого Магелланова Облака (БМО), более крупной карликовой галактики, расположенной так близко к Млечному Пути, что ее можно увидеть как пятно света в ночном небе из южного полушария. LMC также считалась галактикой-спутником Млечного Пути до 2000-х годов, когда астрономы измерили ее скорость и обнаружили, что она движется слишком быстро, чтобы быть связанной гравитацией. Вместо спутника впервые приезжает LMC. Теперь мы знаем, что то же самое верно и для большинства карликовых галактик.

Итак, эти пришельцы поселятся на орбите или просто пройдут мимо нас? «Некоторые из них будут захвачены Млечным путем и станут спутниками», — говорит Франсуа.

Но точно сказать, какие из них, сложно, потому что это зависит от точной массы Млечного Пути, а это количество, которое астрономам трудно вычислить с какой-либо реальной точностью. Оценки различаются в два раза.

Открытие энергий карликовых галактик важно, потому что заставляет нас переоценить природу самих карликовых галактик.

Когда карликовая галактика вращается по орбите, гравитационное притяжение Млечного Пути будет пытаться разорвать ее на части. В физике это известно как приливная сила. «Млечный Путь — большая галактика, поэтому его приливная сила просто гигантская, и очень легко уничтожить карликовую галактику после одного или двух проходов», — говорит Франсуа.

Другими словами, стать спутником Млечного Пути — это смертный приговор для карликовых галактик. Единственное, что могло бы противостоять разрушительной хватке нашей галактики, — это если бы у карлика было значительное количество темной материи. Темная материя — это загадочная субстанция, которая, по мнению астрономов, существует во Вселенной, чтобы обеспечить дополнительную гравитацию, чтобы удерживать отдельные галактики вместе.

Итак, в традиционном представлении о том, что карлики Млечного Пути были галактиками-спутниками, которые находились на орбите в течение многих миллиардов лет, предполагалось, что в них должна преобладать темная материя, чтобы уравновесить приливную силу Млечного Пути и сохранить их нетронутыми. Тот факт, что Гайя обнаружила, что большинство карликовых галактик впервые обращаются вокруг Млечного Пути, означает, что они вовсе не обязательно должны включать в себя какую-либо темную материю, и мы должны заново оценить, сбалансированы ли эти системы или, скорее, в процессе разрушения.

«Во многом благодаря Гайе стало очевидно, что история Млечного Пути гораздо более легендарна, чем раньше предполагали астрономы. Исследуя эти заманчивые подсказки, мы надеемся и дальше раскрыть увлекательные главы из прошлого нашей галактики », — говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia, ESA.