Astronomové, kteří prolínají data z kosmické lodi ESA v Gaii, objevili to, čemu říkají duchová galaxie. Galaxie, pojmenovaná Antlia 2 (Ant 2), je extrémně nízkohustotní trpasličí galaxie, která byla vytvořena v prvních dnech vesmíru. A je zbavena své hmoty přílivovými silami Mléčné dráhy.
Tato duchová galaxie se po celou dobu skrývala v očích. Díky nízké hustotě je obtížné detekovat, a stejně tak i jeho umístění. Je skrytý za krytem disku Mléčné dráhy v oblasti známé astronomům jako „Zóna vyhýbání se“ (ZOA). Je to však obrovské: je to stejná velikost jako Velký Magellanův mrak a jedna třetina velikosti Mléčné dráhy .
Mezinárodní tým astronomů našel Ant 2, když procházel druhým vydáním dat z kosmické lodi Gaia. Hledali trpasličí galaxie poblíž Mléčné dráhy hledáním RR Lyrae hvězd. RR Lyrae jsou proměnné hvězdy používané jako standardní svíčky. Jsou to staré hvězdy chudé na kovy, které se obvykle vyskytují v trpasličích galaxiích, takže pokud najdete hvězdy RR Lyrae, pravděpodobně jste našli trpasličí galaxii.
V některých ohledech je Ant 2 jako jiné trpasličí galaxie. Všechny galaxie, včetně trpasličích galaxií, jako je tato, jsou vytvořeny ve spojení s temnou hmotou. Jak již název napovídá, trpaslíci jsou menší a mají méně hvězd než jiné galaxie. Trpasličí galaxie může mít jen sto milionů hvězd, možná až několik miliard. Jsou zakrslí naší vlastní galaxií Mléčná dráha, která má mezi 200 a 400 miliardami hvězd.
"To je duch galaxie." Objekty tak rozptýlené, jako Ant 2, ještě předtím nebyly vidět. “ - Gabriel Torrealba, hlavní autor.
Hvězdy v trpasličí galaxii jsou jiné než hvězdy v jiných galaxiích. Trpasličí galaxie byly některé z prvních struktur, které se vytvořily ve vesmíru, takže jejich hvězdy jsou starší a kovově chudé. Byly vytvořeny v raných dobách, předtím než generace generací hvězd naočkovaly vesmír kovem.
Mnoho trpasličích galaxií podléhá gravitačním přílivům větších galaxií v jejich blízkosti a Ant 2 není výjimkou. Často se setkávají s přitahováním k větším galaxiím a těmito interakcemi jsou roztrháni. To může mít za následek sloučení galaxií, a to se může stát s Ant 2.
Duch duchů Ant 2 se ale liší od ostatních trpaslíků. Vydává velmi málo světla. Ve srovnání s jinými satelitními galaxiemi Mléčné dráhy, Velkým Magellanovým mračnem, je to 10 000krát slabší. V závislosti na tom, jak se na to díváte, je buď příliš velký pro svou svítivost, nebo příliš slabý pro svou velikost.
"Je to duch galaxie," řekl Gabriel Torrealba, hlavní autor knihy. "Předměty tak rozptýlené, jako Ant 2, ještě nebyly vidět." Náš objev byl možný pouze díky kvalitě Gaia dat. “
Mise ESA Gaia vytvořila dosud nejbohatší katalog hvězd, včetně vysoce přesných měření téměř 1,7 miliardy hvězd. Odhalila dříve neviditelné detaily naší domovské galaxie a ukázala, jak se Mléčná dráha vytvořila sloučením s jinou galaxií před 10 miliardami let. Počátkem tohoto roku zpřístupnilo druhé datové vydání Gaia vědcům z celého světa nové podrobnosti o hvězdách v Mléčné dráze a pro astronomy, včetně týmu za galaxií duchů, to byla pokladnice.
Tým astronomů za studiem pochází z Tchaj-wanu, Velké Británie, USA, Austrálie a Německa. Hledali Gaiaho druhé vydání dat pro hvězdy RR Lyrae a doufali, že najdou další trpasličí galaxie. Tyto staré hvězdy mají dobře pochopitelné pulzy jasu, které vydrží půl dne, takže jsou velmi užitečné.
"RR Lyrae byl nalezen v každém známém trpaslicovém satelitu, takže když jsme našli skupinu z nich sedící nad galaktickým diskem, nebyli jsme úplně překvapeni," řekl spoluautor Vasily Belokurov z Cambridgeova ústavu astronomie. "Ale když jsme se podívali blíže na jejich umístění na obloze, ukázalo se, že jsme našli něco nového, protože v žádné z databází, které jsme prohledávali, se neobjevil žádný dříve identifikovaný objekt."
"Zajímalo by nás, zda je tato galaxie jen špičkou ledovce a Mléčná dráha je obklopena velkou populací téměř neviditelných trpaslíků podobných téhle." - spoluautor Matthew Walker, Carnegie Mellon University.
Tým informoval své kolegy na anglo-australském dalekohledu (AAT) v Austrálii. V těsné časové ose měřili astronomové na AAT spektra více než 100 červených obřích hvězd v galaxii duchů. Tato spektra poskytla potvrzení, které tým potřeboval.
Spektra ukázala, že všechny hvězdy se pohybovaly společně. Mravenec 2 se nikdy nedostane příliš blízko k Mléčné dráze, vždy ve vzdálenosti nejméně 130 000 světelných let. Vědci také dokázali získat hmotu galaxie, která byla mnohem nižší, než se očekávalo pro objekt její velikosti.
"Nejjednodušší vysvětlení, proč se zdá, že Ant 2 má dnes tak malou masu, je to, že je rozbíjí galaktické přílivy Mléčné dráhy," uvedl spoluautor Sergey Koposov z Carnegie Mellon University. „Co však zůstává nevysvětlitelné, je obrovská velikost objektu. Normálně, jak galaxie ztrácejí hmotu na přílivu Mléčné dráhy, zmenšují se, nerostou.
Takže Ant 2 je pro astronomy trochu záhadou. Je velmi velký na něco s tak nízkou hmotností. Odstranění hmoty nemůže zvětšit galaxii duchů; to nedává smysl. Musí existovat další důvod, proč roste ve velikosti a zároveň ztrácí hmotnost, ale zatím nikdo neví. Naše současné teorie tvorby galaxií nepředpovídají objekty jako Ant 2.
Jedna řada spekulací naznačuje, že velmi energická formace hvězd uvnitř Ant 2 by mohla způsobit, že se rozšíří, zatímco Mléčná dráha ukradne její hmotu. Hvězdné větry a výbuchy supernovy by mohly vytlačit nevyužitý plyn, oslabit gravitaci, která váže galaxii a umožnit expanzi temné hmoty, s níž je spojená. Ale to není prokázáno.
"I když by formace hvězd mohla změnit strukturu temné hmoty v Ant 2, jak byla sestavena, musela jednat s nebývalou účinností," řekl spoluautor Jason Sanders, také z Cambridge.
Další řada spekulací zahrnuje samotnou temnou hmotu, možná jiný druh temné hmoty. Současná teorie předpovídá, že temná hmota se těsně balí do středu galaxií. Ale rozptýlená, rozprostřená povaha Ant 2 by mohla znamenat, že typ temné hmoty, která se neshlukuje tak snadno, funguje. Jak tým uvádí ve svém příspěvku: „Původ tohoto jádra může být v souladu s agresivní zpětnou vazbou nebo může dokonce vyžadovat alternativy studené temné hmoty (například ultralehké bosony).“
"Ve srovnání se zbytkem asi 60 satelitů Mléčné dráhy je Ant 2 oddball," řekl spoluautor Matthew Walker, také z Carnegie Mellon University. "Zajímalo by nás, zda je tato galaxie jen špičkou ledovce a Mléčná dráha je obklopena velkou populací téměř neviditelných trpaslíků podobných téhle."
Nalezení podivné duchové galaxie, jako je Ant 2, je matoucí, ale nebylo to úplně neočekávané. Jak se detekční metody staly citlivějšími, byly nalezeny slabší satelitní galaxie. Pravděpodobně to bylo jen otázkou času, než se jeden najde v ZOA. Ale to, zda je to jediný, kterého jsme kdy našli, nebo zda jsme narazili na první z mnoha díky síle kosmické lodi Gaia, je stále otevřenou otázkou. Ať tak či onak, astronomové nutí znovu přemýšlet o svých nejdokonalejších teoriích.
- Tisková zpráva Cambridge University: „Gaia si všimla galaxie„ duchů “hned vedle“
- Výzkumná kniha: „Skrytý gigant: objev obrovského galaktického trpaslíka v Gaia DR2“
- Stránka ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
