Niezwykła, bardzo słaba galaktyka karłowata została odkryta na zewnętrznych obrzeżach Galaktyki Andromedy dzięki bystrym oczom astronoma amatora badającego archiwalne dane przetwarzane przez Community Science and Data Center NOIRLab NSF. Kontynuacja przez profesjonalnych astronomów korzystających z Międzynarodowego Obserwatorium Gemini, programu NOIRLab NSF, ujawniła, że galaktyka karłowata – Pegasus V – zawiera bardzo niewiele cięższych pierwiastków i prawdopodobnie jest skamieniałością pierwszych galaktyk.
Niezwykła, ultrasłaba galaktyka karłowata została odkryta na skraju Galaktyki Andromedy przy użyciu kilku urządzeń NOIRLab NSF. Galaktyka, zwana Pegasus V, została po raz pierwszy wykryta w ramach systematycznych poszukiwań karłów z Andromedy koordynowanych przez Davida Martineza-Delgado z Instituto de Astrofísica de Andalucía w Hiszpanii, kiedy astronom amator Giuseppe Donatiello znalazł interesującą „smugę” w danych w Obraz ankiety na temat starszego obrazowania DESI [1]. Zdjęcie zostało wykonane za pomocą kamery ciemnej energii Departamentu Energii USA na 4-metrowym teleskopie Víctora M. Blanco w Inter-American Observatory (CTIO) Cerro Tololo. Dane zostały przetworzone przez Community Pipeline, który jest obsługiwany przez Community Science and Data Center (CSDC) NOIRLab.
Dalsze głębsze obserwacje przeprowadzone przez astronomów za pomocą większego, 8,1-metrowego teleskopu Gemini North z instrumentem GMOS ujawniły słabe gwiazdy w Pegasus V, potwierdzając, że jest to bardzo słaba galaktyka karłowata na obrzeżach Galaktyki Andromedy. Gemini North na Hawajach to połowa Międzynarodowego Obserwatorium Gemini.
Obserwacje z Gemini ujawniły, że galaktyka wydaje się być wyjątkowo uboga w cięższe pierwiastki w porównaniu z podobnymi galaktykami karłowatymi, co oznacza, że jest bardzo stara i prawdopodobnie jest skamieniałością pierwszych galaktyk we Wszechświecie.
„Znaleźliśmy niezwykle słabą galaktykę, której gwiazdy uformowały się bardzo wcześnie w historii Wszechświata” – skomentowała Michelle Collins, astronom z University of Surrey w Wielkiej Brytanii i główna autorka artykułu zapowiadającego to odkrycie. „To odkrycie oznacza pierwsze odkrycie tak słabej galaktyki wokół Galaktyki Andromedy za pomocą przeglądu astronomicznego, który nie został specjalnie zaprojektowany do tego zadania”.
Uważa się, że najsłabsze galaktyki są skamieniałościami pierwszych galaktyk, które się uformowały, a te galaktyczne relikty zawierają wskazówki dotyczące formowania się najwcześniejszych gwiazd. Podczas gdy astronomowie spodziewają się, że we Wszechświecie roi się od słabych galaktyk, takich jak Pegaz V [2], nie odkryli jeszcze prawie tylu, ile przewidują ich teorie. Jeśli rzeczywiście jest mniej słabych galaktyk niż przewidywano, oznaczałoby to poważny problem ze zrozumieniem kosmologii i ciemnej materii przez astronomów.
Odkrywanie przykładów tych słabych galaktyk jest zatem ważnym przedsięwzięciem, ale także trudnym. Częścią wyzwania jest to, że te słabe galaktyki są niezwykle trudne do zauważenia, wyglądając jako zaledwie kilka nielicznych gwiazd ukrytych na rozległych obrazach nieba.
„Problem z tymi niezwykle słabymi galaktykami polega na tym, że mają bardzo mało jasnych gwiazd, których zwykle używamy do ich identyfikacji i pomiaru odległości” – wyjaśniła Emily Charles, doktorantka z University of Surrey, która również była zaangażowana w badania. . „Zwierciadło Gemini o długości 8,1 metra pozwoliło nam znaleźć słabe, stare gwiazdy, które umożliwiły nam zarówno zmierzenie odległości do Pegaza V, jak i ustalenie, że jego populacja gwiazd jest bardzo stara”.
Silna koncentracja starych gwiazd, którą zespół odkrył w Pegasus V, sugeruje, że obiekt jest prawdopodobnie skamieniałością pierwszych galaktyk. W porównaniu z innymi słabymi galaktykami wokół Andromedy, Pegasus V wydaje się wyjątkowo stary i ubogi w metale, co wskazuje, że jego formowanie się gwiazd rzeczywiście ustało bardzo wcześnie.
„Mamy nadzieję, że dalsze badania właściwości chemicznych Pegaza V dostarczą wskazówek dotyczących najwcześniejszych okresów formowania się gwiazd we Wszechświecie” – podsumował Collins. „Ta mała skamieniała galaktyka z wczesnego Wszechświata może pomóc nam zrozumieć, jak powstają galaktyki i czy nasze rozumienie ciemnej materii jest poprawne”.
„Publiczny teleskop Gemini North zapewnia szereg możliwości dla astronomów społeczności” – powiedział Martin Still, dyrektor programu Gemini w National Science Foundation. „W tym przypadku Gemini poparła ten międzynarodowy zespół, aby potwierdzić obecność galaktyki karłowatej, powiązać ją fizycznie z Galaktyką Andromedy i określić niedobory metali w jej wyewoluowanej gwiezdnej populacji”.
Nadchodzące obiekty astronomiczne mają rzucić więcej światła na słabe galaktyki. Pegasus V był świadkiem czasu w historii Wszechświata znanego jako rejonizacja, a inne obiekty z tego okresu będą wkrótce obserwowane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Astronomowie mają również nadzieję odkryć w przyszłości inne takie słabe galaktyki za pomocą Obserwatorium Vera C. Rubin, programu NOIRLab NSF. Obserwatorium Rubina przeprowadzi bezprecedensowy, dziesięcioletni przegląd nieba optycznego zwany Legacy Survey of Space and Time (LSST).
Uwagi
[1] Przeprowadzono badania DESI Legacy Imaging Surveys w celu zidentyfikowania celów operacji instrumentu spektroskopowego ciemnej energii (DESI). Przeglądy te stanowią unikalną mieszankę trzech projektów, w ramach których obserwowano jedną trzecią nocnego nieba: Przegląd Legacy Camera Dark Energy (DECaLS), obserwowany przez zbudowaną przez DOE kamerę Dark Energy Camera (DECam) na 4-metrowym Víctorze M. Blanco. Teleskop w Międzyamerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo (CTIO) w Chile; Mayall z-band Legacy Survey (MzLS), przez kamerę Mosaic3 na 4-metrowym teleskopie Nicholasa U. Mayalla w Kitt Peak National Observatory (KPNO); oraz przegląd nieba Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) wykonany przez kamerę 90Prime na 2,3-metrowym Teleskopie Bok, który jest własnością i jest zarządzany przez Uniwersytet Arizony i znajduje się w KPNO. CTIO i KPNO są programami NOIRLab NSF.
[2] Pegasus V został tak nazwany, ponieważ jest to piąta galaktyka karłowata odkryta w gwiazdozbiorze Pegaza. Oddzielenie na niebie między Pegazem V a Galaktyką Andromedy wynosi około 18,5 stopnia.