Новое исследование, проведённое группой астрономов в рамках проекта SAGA («Спутники вокруг аналогов галактик»), показало, что система небольших вращающихся галактик-спутников Млечного Пути весьма необычна по сравнению с другими галактическими системами в локальной Вселенной.

Исследование SAGA проводится с целью изучения Млечного Пути и его небольшой «свиты» карликовых галактик-спутников по сравнению с другими галактическими системами.

По словам Марлы Гехи, профессора астрономии и физики Йельского университета и соучредителя SAGA, «Спутниковая популяция Млечного Пути представляет собой уникальное сочетание небольших спутников, содержащих только старые звёзды, и двух его крупнейших спутников, которые активно формируют новые звёзды».

Эти два крупнейших спутника — Большое и Малое Магеллановы Облака, сокращённо известные как БМО и ММО. Оба являются самыми большими в семействе Млечного Пути и легко видны невооружённым глазом из Южного полушария. Большинство других 59 известных галактик-спутников Млечного Пути чрезвычайно тусклые, для их обнаружения требуется космический телескоп «Хаббл» или большие наземные телескопы.

Мозаика из 378 галактик-спутников, обнаруженных в ходе исследования.
Источник: Yao-Yuan Mao (University of Utah) / DESI Legacy Surveys Sky Viewer

В рамках SAGA астрономы провели «перепись» 101 галактики, похожей по размеру и массе на Млечный Путь, в общей сложности получив 378 спутниковых галактик. Количество видимых спутниковых галактик на одну родительскую галактику варьировалось от 0 до 13. Это сопоставимо с Млечным Путём, где команда SAGA, используя данные спектроскопического инструмента тёмной энергии (DESI) на телескопе Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, смогла обнаружить только четыре спутника. Остальные спутники нашей галактики просто слишком тусклые для того, чтобы их мог увидеть DESI.

«Похоже, что у Млечного Пути меньше спутников, если учесть существование БМО. Это связано с тем, что выявленная тенденция заключается в том, что у родительских галактик в целом больше галактик-спутников, если вокруг них вращается хотя бы одна галактика Магелланового типа», — сказал Яо-Юань Мао из Университета Юты и соучредитель SAGA.

Однако галактики без Магеллановых типов, как правило, имеют меньше спутников. Одно из объяснений заключается в том, что Магеллановы Облака являются недавними пополнениями в «семействе Млечного Пути». Например, исследование, проведённое в 2007 году показало, что Магеллановы Облака являются первыми объектами, захваченными гравитацией нашего Млечного Пути за последние три миллиарда лет. Таким образом, до прибытия Магеллановых Облаков у Млечного Пути не наблюдалось много ярких галактик-спутников. Предполагается, что другие галактики Магелланового типа в других системах сформировались вокруг своей родительской галактики.

Плюс, галактики типа Магелланова облака сами по себе довольно редки. Предыдущее исследование 2012 года в рамках исследования GAMA (Galaxy and Mass Assembly) пришло к выводу, что только 3% спиральных галактик, похожих на Млечный Путь, имеют спутники типа Магелланова облака.

В последнем выпуске данных SAGA астрономы также узнали другие аспекты о карликовых спутниках. Например, было обнаружено, что чем ближе галактика-спутник к своей родительской галактике, тем больше вероятность того, что скорость звездообразования спутника будет равна нулю или близка к нему. Чем ближе к родительской галактике, тем глубже спутник находится в «гравитационном колодце» галактики-хозяина и гало тёмной материи, и тем ближе он к любому излучению от горячих молодых звёзд или вспышек сверхновых, которые могут удалить газ звездообразования из вращающейся по орбите галактики-спутника.

Галактика типа Млечного Пути с выделенными галактиками-спутниками.
Источник: Yasmeen Asali (Yale) / DESI Legacy Surveys Sky Viewer

Астрономы назвали прекращение звездообразования в галактике «закалкой», и результаты SAGA позволяют напрямую связать «закалку» с окружающей средой вокруг родительской галактики. Большинство галактик-спутников Млечного Пути были «закалены», и это, по крайней мере, отчасти, объясняет почему они такие тусклые — потому что им не удалось сформировать много звёзд.

Результаты SAGA также подразумевают, что «закалённые» галактики должны находиться в более изолированных средах, а не в системах, переполненных другими галактиками-спутниками, с которыми они могли бы взаимодействовать, активизируя большее звездообразование внутри них.

Карликовые галактики-спутники существуют внутри огромного гало тёмной материи, которое окружает все крупные галактики. Это гало действует как «гравитационные леса» для формирования этих галактик. Карликовые галактики являются строительными блоками своих более крупных родительских галактик. Модель иерархического формирования галактик, описанная Стандартной моделью космологии, в которой более крупные галактики собираются из более мелких, предсказывает, что должно быть гораздо больше карликовых спутников вокруг Млечного Пути, чем в настоящее время обнаружено.

Где находятся эти «пропавшие галактики», пока что остаётся загадкой, но, изучая карликовые галактики вокруг других галактик, астрономы узнают о гало тёмной материи вокруг других галактик, его влиянии на формирование и эволюцию галактик, и регионы, где могут скрываться небольшие галактики-спутники.

Результаты SAGA легли в основу трёх исследовательских работ, которые были приняты к публикации в The Astrophysical Journal. Исследование SAGA продолжает раскрывать тайны галактик и их спутников, результаты этого проекта будут иметь важные последствия для понимания формирования и эволюции галактик во Вселенной.