Astronómovia objavili malú trpasličiu galaxiu, ktorá má oveľa viac temnej hmoty, než sme očakávali

Trpasličia galaxia Fornax, príklad trpasličej sféroidnej galaxie ako Tucana II. (ESO/Digitized Sky Survey 2)

Malá, staroveká trpasličia galaxia s názvom Tucana II obiehajúca okolo Mliečnej dráhy skrýva veľké tajomstvo. Podľa novej štúdie hviezd okolo objektu, gravitačne naň naviazaných na veľké vzdialenosti, jeho temná hmota halo je oveľa masívnejšie, ako sme si mysleli.

V skutočnosti je to úplne obrovské. Hoci hviezdna hmotnosť Tucana II je približne len 3 000-krát väčšia ako hmotnosť Slnka, jej halo v tmavej hmote má 10 miliónov násobok hmotnosti Slnka. To je približne tri až päťkrát masívnejšie ako predchádzajúce odhady.

To naznačuje, že najskoršie galaxie vo vesmíre mohli byť oveľa hmotnejšie, než sme vedeli.



'Tucana II má oveľa väčšiu hmotnosť, ako sme si mysleli, aby sme spojili tieto hviezdy, ktoré sú tak ďaleko,' povedal astrofyzik Anirudh Chiti z MIT . 'To znamená, že ostatné reliktné prvé galaxie majú pravdepodobne tiež takéto rozšírené halo.'

Mliečna dráha má a celý roj sprievodných trpasličích galaxií. Sú to malé, slabé zhluky hviezd s veľmi nízkym obsahom kovu, čo odhaľuje, že sú veľmi staré, pretože kovom trvalo nejaký čas, kým sa vytvorili v srdciach hviezd a šírili sa vesmírom.

Tucana II, ktorá sa nachádza asi 163 000 svetelných rokov od Zeme, patrí medzi najmenšie. Na základe kovovosti jeho hviezdnej populácie patrí tiež medzi najstaršie, pričom takmer žiadne kovy nenájdete. Chiti a jeho tím skúmali tieto hviezdy v nádeji, že nájdu populáciu ešte starších hviezd.

Pozorovania vykonali pomocou Austrálskej národnej univerzity SkyMapper teleskopom a spracoval výsledky pomocou algoritmu Chiti, ktorý bol navrhnutý na výber hviezd chudobných na kov. Okrem hviezd v srdci Tucana II algoritmus detekoval deväť nových hviezd v pomerne veľkých vzdialenostiach.

Údaje zozbierané satelitom Gaia – ambicióznym projektom na mapovanie Mliečnej dráhy v troch rozmeroch, vrátane pohybov hviezd – to potvrdili. Tie hviezdy ďaleko od jadra trpasličej galaxie boli na obežnej dráhe okolo nej, gravitačne viazané.

Predtým odhadované vlastnosti galaxie však nezahŕňali dostatočnú hmotnosť na to, aby vytvorili taký druh gravitačnej sily, ktorý by udržal tieto vzdialené hviezdy viazané. Čo znamenalo, že tam bola nejaká masa, ktorú sme nemohli vidieť alebo priamo detekovať. Čo zase znamenalo temnú hmotu.

Nevieme, čo je temná hmota, ale vo vesmíre je nejaká neviditeľná hmota, ktorá je zodpovedná za vytvorenie všetkej extra gravitácie, rýchlejšiu rotáciu galaxií a ohýbanie časopriestoru – a je jej oveľa viac ako normálnej hmoty. To je temná hmota a my veríme, že je to lepidlo, ktoré spája galaxie.

'Bez temnej hmoty by sa galaxie jednoducho rozleteli,' povedala Chiti . '[Temná hmota] je kľúčovou zložkou pri vytváraní galaxie a jej držaní pohromade.'

Na základe pozícií a pohybov hviezd bol tím schopný aktualizovať odhad hmoty tmavej hmoty Tucana II, ktorá sa nakoniec dostala do rozsahu 10 miliónov hmôt Slnka. Toto je prvý dôkaz, že ultraslabé trpasličie galaxie môžu mať toľko tmavej hmoty, čo vyvoláva množstvo hádaniek.

'Pravdepodobne to tiež znamená, že najskoršie galaxie vznikli v oveľa väčších halách temnej hmoty, ako sa doteraz predpokladalo,' povedala astrofyzička Anna Frebel z MIT. „Mysleli sme si, že prvé galaxie boli tie najmenšie, najslabšie galaxie. Ale v skutočnosti mohli byť niekoľkonásobne väčšie, ako sme si mysleli, a napokon nie také malé.“

Takže, odkiaľ to sakra vzalo všetku tú temnú hmotu? Kľúčom k tomu by mohli byť hviezdy galaxie. Keď tím študoval údaje z Magellanovho teleskopu v Čile, zistil, že nie všetky hviezdy majú rovnakú metalicitu.

V skutočnosti boli dosť výrazne rozdelené medzi dve populácie. Hviezdy na okraji Tucana II mali trikrát nižšiu metalicitu ako hviezdy v strede, čo naznačuje dve samostatné hviezdne populácie. V Mliečnej dráhe sa to môže stať, ak populácia hviezd dorazila odinakiaľ, ako naprzrážka s inou galaxiou.

Toto je prvýkrát, čo bol v starovekej galaxii pozorovaný taký chemický rozdiel medzi hviezdami, ale je možné, že dôvody sú podobné: kedysi dávno nebola Tucana II jedna, ale dve galaxie, ktoré sa spojili a spojili svoju temnú hmotu. svätožiary.

'Možno vidíme prvý znak galaktického kanibalizmu,' povedal Frebel . 'Jedna galaxia možno zožrala jedného zo svojich o niečo menších, primitívnejších susedov, ktorí potom vyliali všetky svoje hviezdy na periférie.'

Akokoľvek sa to stalo, výskum ukazuje, že rozšírený dosah týchto malých satelitných galaxií je teraz možné pozorovať a charakterizovať, čo znamená, že by sa dali identifikovať aj iné ako Tucana II. Sú dokonca dvaja kandidáti – ultraslabé trpasličie galaxie Segue 1 a Bootes I majú každá po jednej hviezde vo väčšej vzdialenosti od galaktického jadra.

Tím plánuje pomocou svojich techník nájsť viac takýchto hviezd a viac takýchto galaxií a študovať ich.

'Pravdepodobne existuje oveľa viac systémov, možno všetky, ktoré majú tieto hviezdy blikajúce na ich okraji,' povedal Frebel .

Výskum bol publikovaný v r Prírodná astronómia .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.