Насколько особенна галактика Млечный Путь? Исследовательская группа публикует новые результаты

Мозаика из изображений 378 спутников в 101 системе, похожей на Млечный Путь, которую исследовала команда SAGA. Спутниковые изображения отсортированы по яркости слева направо. Автор: Yao-Yuan Mao (Utah), with images from the DESI Legacy Surveys Sky Viewer

Является ли наша родная галактика, галактика Млечный Путь, особенным местом? Группа ученых начала путешествие, чтобы ответить на этот вопрос более десяти лет назад. Начатый в 2013 году, обзор спутников вокруг галактических аналогов (SAGA) изучает галактические системы, подобные Млечному Пути. Теперь обзор SAGA опубликовал три новые исследовательские статьи на сервере препринтов arXiv, которые предоставляют нам новое понимание уникальности нашей собственной галактики Млечный Путь после завершения переписи 101 спутниковой системы, похожей на Млечный Путь.

Эти «спутники» — меньшие галактики как по массе, так и по размеру, которые вращаются вокруг более крупной галактики, обычно называемой галактикой-хозяином. Так же, как и меньшие спутники, вращающиеся вокруг Земли, эти галактики-спутники захвачены гравитационным притяжением массивной галактики-хозяина и окружающей ее темной материи.

Млечный Путь является галактикой-хозяином нескольких галактик-спутников, из которых две самые большие — Большое и Малое Магеллановы Облака (БМО и ММО). В то время как БМО и ММО видны невооруженным глазом из Южного полушария, вокруг Млечного Пути вращается множество других более слабых галактик-спутников, которые можно наблюдать только с помощью большого телескопа.

Целью обзора SAGA является характеристика спутниковых систем вокруг других родительских галактик, которые имеют схожие звездные массы с Млечным Путем. Яо-Юань Мао, преподаватель кафедры физики и астрономии Университета Юты, является соруководителем обзора SAGA вместе с Марлой Геха из Йельского университета и Рисой Векслер из Стэнфордского университета.

Мао является ведущим автором первой статьи из серии из трех, которые были приняты Astrophysical Journal. Эта серия статей сообщает о последних результатах исследования SAGA и делает данные исследования доступными для других исследователей по всему миру.

Изображение галактики, похожей на Млечный Путь, и ее системы спутниковых галактик. Обзор SAGA выявил шесть небольших спутниковых галактик на орбите вокруг этого аналога Млечного Пути. Автор: Yasmeen Asali (Yale), with images from the DESI Legacy Surveys Sky Viewer

Галактика-аутсайдер?

В первом исследовании под руководством Мао ученые выделили 378 спутниковых галактик, идентифицированных в 101 системе массой Млечного Пути. Количество подтвержденных спутников на систему варьировалось от нуля до 13 — по сравнению с четырьмя спутниками для Млечного Пути. В то время как количество спутниковых галактик в системе Млечного Пути сопоставимо с другими системами массой Млечного Пути,

«Млечный Путь, по-видимому, имеет меньше спутников, если учесть существование БМО», — сказал Мао. Обзор SAGA показал, что системы с массивным спутником, таким как БМО, как правило, имеют большее общее количество спутников, и наш Млечный Путь, по-видимому, является исключением в этом отношении.

Объяснением этой очевидной разницы между системами Млечного Пути и SAGA является тот факт, что Млечный Путь приобрел LMC и SMC совсем недавно по сравнению с возрастом Вселенной. Статья SAGA объясняет, что если Млечный Путь является более старым, немного менее массивным хозяином с недавно добавленными LMC и SMC, то можно было бы ожидать меньшего количества спутников в системе Млечного Пути, не считая других более мелких спутников, которые LMC/SMC могли бы принести.

Этот результат демонстрирует важность понимания взаимодействия между родительской галактикой и галактиками-спутниками, особенно при интерпретации того, что мы узнаем из наблюдений за Млечным Путем.

Экта Патель, научный сотрудник NASA Hubble в U, но не входящая в команду SAGA, изучает орбитальные истории спутников Млечного Пути. Узнав о результатах SAGA, Патель сказала: «Хотя мы пока не можем изучать орбитальные истории спутников вокруг хозяев SAGA, последний выпуск данных SAGA включает в себя в десять раз больше систем, подобных Млечному Пути, которые содержат спутник, подобный БМО, чем было известно ранее. Это огромное достижение позволяет сравнить более 30 экосистем галактик с нашей собственной и будет особенно полезно для понимания влияния массивного спутника, аналогичного БМО, на системы, в которых они находятся».

Изображение трех галактик, похожих на Млечный Путь, и их систем спутниковых галактик. Обзор SAGA выявил две, шесть и девять небольших спутниковых галактик в этих трех системах соответственно. Автор: Yasmeen Asali (Yale), with images from the DESI Legacy Surveys Sky Viewer

Почему галактики перестают формировать звезды?

Второе исследование SAGA серии возглавляет Геха, и оно изучает, продолжают ли эти галактики-спутники формировать звезды. Понимание механизмов, которые остановили бы звездообразование в этих небольших галактиках, является важным вопросом в области эволюции галактик.

Исследователи обнаружили, например, что галактики-спутники, расположенные ближе к своей родительской галактике, с большей вероятностью имели «замороженное» или подавленное звездообразование. Это говорит о том, что факторы окружающей среды помогают формировать жизненный цикл малых галактик-спутников.

Третье новое исследование возглавляет Юнчун (Ричи) Ван, который получил докторскую степень в Векслере. Это исследование использует результаты обзора SAGA для улучшения существующих теоретических моделей формирования галактик. Основываясь на количестве погашенных спутников в этих системах массой с Млечный Путь, эта модель предсказывает, что погашенные галактики должны также существовать в более изолированных средах — предсказание, которое можно будет проверить в ближайшие годы с помощью других астрономических обзоров, таких как Dark Energy Spectroscopic Instrument Survey.

Подарок астрономическому сообществу

В дополнение к этим захватывающим результатам, которые улучшат наше понимание эволюции галактик, команда SAGA Survey также делает подарок астрономическому сообществу. В рамках этой серии исследований команда SAGA Survey опубликовала новые измерения расстояний, или красные смещения, для примерно 46 000 галактик.

«Найти эти галактики-спутники — это как найти иголки в стоге сена. Нам пришлось измерить красные смещения сотен галактик, чтобы просто идентифицировать одну галактику-спутник», — сказал Мао. «Эти новые красные смещения галактик позволят астрономическому сообществу изучать широкий спектр тем за пределами галактик-спутников».

Больше информации: Yao-Yuan Mao et al, The SAGA Survey. III. A Census of 101 Satellite Systems around Milky Way-mass Galaxies, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14498
Марла Геха и др., Обзор SAGA. IV. Свойства звездообразования 101 спутниковых систем вокруг галактик массой Млечный Путь, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14499
Yunchong Wang et al, Обзор SAGA. V. Моделирование спутниковых систем вокруг галактик массой Млечный Путь с обновленной UniverseMachine, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14500

Источник: University of Utah