Моделювання показало, що ультрадифузні галактики мають незвичне походження.
Міжнародна група астрономів пролила світло на загадкове явище у Всесвіті: невловимі для спостережень ультрадифузні галактики (ultradiffuse galaxies, UDG). Це карликові галактики, зорі яких розкидані на великій ділянці неба. Внаслідок цього яскравість галактик надзвичайно низька й тому виявляти їх дуже важко. Результати науковців оприлюднив журнал Nature Astronomy.
Дослідники за допомогою моделювання виявили кілька «згаслих» UDG, тобто таких, де не відбувається формування нових зір, в ділянках Всесвіту з низькою густиною речовини. «Те, що ми виявили, суперечить теоріям утворення галактик, бо згаслі карлики мають перебувати в скупченнях галактик. Тільки за таких умов вони можуть втратити газ і перестати утворювати зорі», — сказала Лаура Салес (Laura Sales), астроном з Каліфорнійського університету в США і керівник наукової групи, що виконала нове дослідження.
Згаслі UDG, виявлені науковцями, не належать до скупчень галактик — вони ізольовані. Дослідники змогли простежити їхню еволюцію назад у часі, щоб показати: вони виникли на «зворотних орбітах» (backsplash orbits). Тобто об’єкт, який нині має вигляд ізольованої галактики, в минулому був супутником більш масивної системи. Це чимось нагадує комету, яка періодично проходить повз Сонце, але протягом великого проміжку часу на своїй орбіті проводить ізольовано від більшості об’єктів Сонячної системи.
Рух синьої ультрадифузної галактики в скупчення галактик та її викидання у подальшому як червоної ультрадифузної галактики (яка вже втратила газ). Фото з сайту https://cosmosmagazine.com.
«Ізольовані галактики та галактики-супутники мають різні властивості, бо фізика їх еволюції досить різна», — підкреслила Салес. «Ці галактики зворотних орбіт спричиняють зацікавленість астрономів, бо їхні властивості схожі з властивостями галактик-супутників у системі, до якої вони колись належали, але нині ми їх спостерігаємо ізольованими від системи».
За кількістю зір ультрадифузна галактика схожа на карликову зоряну систему — містить від 10 до 100 разів менше зір, ніж Молочний Шлях. Але розміри галактики співмірні з розмірами Молочного Шляху, що спричиняє її надзвичайно низьку поверхневу яскравість. В цьому особливість таких зоряних систем.
Салес наголосила, що маса гало темної матерії карликової галактики щонайменше в 10 разів менша, ніж Молочного Шляху, а розміри схожі. Однак UDG порушують це правило і показують радіальну протяжність, що притаманна набагато більшим галактикам.
«Одна з поширених теорій, які пояснюють особливості цих галактик, полягала в тому, що UDG — це “невдалі молочні шляхи”, тобто їм судилося бути галактиками, схожими на Молочний Шлях, але вони чомусь не змогли сформувати зорі», — сказав Хосе Бенавідес (José A Benavides), аспірант Інституту теоретичної та експериментальної астрономії (Аргентина) і перший автор наукової статті.
«Тепер ми знаємо, що цей сценарій не може пояснити всіх особливостей UDG. Тож нині йде розробка нових теоретичних моделей формування таких галактик. Ці моделі спираються на не на один, а на кілька, механізмів, здатних привести до утворення ультрадифузних галактик».
За словами Салес, цінність нової роботи подвійна. По перше, моделювання під назвою TNG50, яке використали дослідники, дало змогу передбачити UDG з характеристиками, схожими до реально спостережуваних. По-друге, дослідники виявили кілька рідкісних згаслих UDG, механізм утворення яких незрозумілий зовсім.
«Використовуючи TNG50 як “машину часу”, щоб побачити, як UDG потрапили туди, де їх нині спостерігають астрономи, ми виявили, що ці об’єкти кілька мільярдів років до цього були супутниками, але потім їх викинуло на дуже еліптичну орбіту і тепер ми їх бачимо як ізольовані галактики», — сказала Салес.
Дослідники також повідомляють, що згідно з їхнім моделюванням, згаслі UDG зазвичай можуть становити 25% ультрадифузної популяції галактик. Однак зі спостережень виявлено значно менший відсоток.
«Це означає, що багато карликових галактик, що ховаються у пітьмі Всесвіту, могли лишитися непоміченими для наших телескопів», — зазначила Салес. «Ми сподіваємося, що наші результати надихнуть на нові стратегії дослідження Всесвіту з низькою світністю, які дозволять зробити повний перепис цієї популяції карликових галактик».
За інф. з сайту https://cosmosmagazine.com підготував Іван Крячко
