Czy nasza galaktyka macierzysta, Droga Mleczna, jest miejscem szczególnym? Zespół naukowców rozpoczął podróż, aby odpowiedzieć na to pytanie ponad dekadę temu. Rozpoczęte w 2013 r. badanie Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) Survey bada systemy galaktyk, takie jak Droga Mleczna. Teraz badanie SAGA Survey właśnie opublikowało trzy nowe artykuły badawcze, które dostarczają nam nowych spostrzeżeń na temat wyjątkowości naszej własnej Galaktyki Drogi Mlecznej po zakończeniu spisu 101 systemów satelitarnych podobnych do Drogi Mlecznej.
Te „satelity” to mniejsze galaktyki pod względem masy i rozmiaru, które krążą wokół większej galaktyki, zwykle nazywanej galaktyką macierzystą. Czy nasza galaktyka macierzysta, Droga Mleczna, jest miejscem szczególnym? Zespół naukowców rozpoczął podróż, aby odpowiedzieć na to pytanie ponad dekadę temu. Rozpoczęte w 2013 r. badanie Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) Survey bada systemy galaktyk, takie jak Droga Mleczna. Teraz badanie SAGA Survey właśnie opublikowało trzy nowe artykuły badawcze, które dostarczają nam nowych spostrzeżeń na temat wyjątkowości naszej własnej Galaktyki Drogi Mlecznej po zakończeniu spisu 101 systemów satelitarnych podobnych do Drogi Mlecznej.
Podobnie jak w przypadku mniejszych satelitów krążących wokół Ziemi, te galaktyki satelitarne są przechwytywane przez grawitacyjne przyciąganie masywnej galaktyki macierzystej i otaczającej ją ciemnej materii. Galaktyka Droga Mleczna jest galaktyką macierzystą kilku galaktyk satelitarnych, z których dwie największe to Wielki i Mały Obłok Magellana (LMC i SMC). Podczas gdy LMC i SMC są widoczne gołym okiem z półkuli południowej, istnieje wiele innych słabszych galaktyk satelitarnych krążących wokół Drogi Mlecznej, które można zaobserwować tylko za pomocą dużego teleskopu.
Celem przeglądu SAGA jest scharakteryzowanie systemów satelitarnych wokół innych galaktyk macierzystych, które mają podobne masy gwiazdowe jak Droga Mleczna. Yao-Yuan Mao, członek wydziału University of Utah w Department of Physics and Astronomy, współprowadzi przegląd SAGA z Marlą Geha z Yale University i Risą Wechsler ze Stanford University. Mao jest głównym autorem pierwszego artykułu z serii trzech, które zostały zaakceptowane przez Astrophysical Journal. Ta seria artykułów informuje o najnowszych odkryciach przeglądu SAGA i udostępnia dane z przeglądu innym badaczom na całym świecie.
Galaktyka odstająca od reszty?
W pierwszym badaniu prowadzonym przez Mao naukowcy wyróżnili 378 galaktyk satelitarnych zidentyfikowanych w 101 układach o masie Drogi Mlecznej. Liczba potwierdzonych satelitów na układ wahała się od zera do 13 — w porównaniu do czterech satelitów w Drodze Mlecznej. Podczas gdy liczba galaktyk satelitarnych w układzie Drogi Mlecznej jest porównywalna z innymi układami o masie Drogi Mlecznej, „Droga Mleczna wydaje się mieć mniej satelitów, jeśli weźmie się pod uwagę istnienie LMC” — powiedział Mao. Badanie SAGA wykazało, że układy z masywnym satelitą, takim jak LMC, mają tendencję do posiadania większej całkowitej liczby satelitów, a nasza Droga Mleczna wydaje się być pod tym względem wyjątkiem.
Wyjaśnieniem tej pozornej różnicy między Drogą Mleczną a systemami SAGA jest fakt, że Droga Mleczna pozyskała LMC i SMC całkiem niedawno, w porównaniu z wiekiem wszechświata. Artykuł SAGA wyjaśnia, że jeśli Galaktyka Drogi Mlecznej jest starszym, nieco mniej masywnym gospodarzem z niedawno dodanymi LMC i SMC, można by oczekiwać mniejszej liczby satelitów w systemie Drogi Mlecznej, nie licząc innych mniejszych satelitów, które LMC/SMC mogły przynieść.
Ten wynik pokazuje, jak ważne jest zrozumienie interakcji między galaktyką macierzystą a galaktykami satelitarnymi, zwłaszcza podczas interpretowania tego, czego dowiadujemy się z obserwacji Drogi Mlecznej. Ekta Patel, stypendystka NASA Hubble Postdoctoral Fellow na U, ale niebędąca częścią zespołu SAGA, bada historię orbit satelitów Drogi Mlecznej. Po zapoznaniu się z wynikami SAGA, Patel powiedziała: „Chociaż nie możemy jeszcze badać historii orbit satelitów wokół macierzystych galaktyk SAGA, najnowsze dane SAGA obejmują czynnik dziesięciokrotnie więcej systemów podobnych do Drogi Mlecznej, które posiadają towarzysza podobnego do LMC niż wcześniej wiadomo. Ten ogromny postęp zapewnia ponad 30 ekosystemów galaktyk do porównania z naszym własnym i będzie szczególnie przydatny w zrozumieniu wpływu masywnego satelity analogicznego do LMC na systemy, w których się znajdują”.
Dlaczego galaktyki przestają tworzyć gwiazdy?
Drugie badanie SAGA z tej serii jest prowadzone przez Gehę i bada, czy te galaktyki satelitarne nadal tworzą gwiazdy. Zrozumienie mechanizmów, które zatrzymałyby formowanie się gwiazd w tych małych galaktykach, jest ważnym pytaniem w dziedzinie ewolucji galaktyk. Naukowcy odkryli na przykład, że galaktyki satelitarne znajdujące się bliżej galaktyki macierzystej częściej miały „wygaszone” lub stłumione formowanie się gwiazd. Sugeruje to, że czynniki środowiskowe pomagają kształtować cykl życia małych galaktyk satelitarnych.
Trzecie nowe badanie jest prowadzone przez Yunchonga (Richie) Wanga, który uzyskał doktorat u Wechslera. W badaniu tym wykorzystano wyniki SAGA Survey do ulepszenia istniejących modeli teoretycznych formowania się galaktyk. Na podstawie liczby wygaszonych satelitów w tych układach o masie Drogi Mlecznej, model ten przewiduje, że wygaszone galaktyki powinny również istnieć w bardziej odizolowanych środowiskach — prognoza, którą powinno się sprawdzić w nadchodzących latach za pomocą innych badań astronomicznych, takich jak Dark Energy Spectroscopic Instrument Survey.
Dar dla społeczności astronomicznej
Oprócz tych ekscytujących wyników, które poszerzą naszą wiedzę na temat ewolucji galaktyk, zespół SAGA Survey przynosi również dar społeczności astronomów. W ramach tej serii badań zespół SAGA Survey opublikował nowe pomiary odległości, czyli przesunięcia ku czerwieni, dla około 46 000 galaktyk. „Znalezienie tych galaktyk satelitarnych jest jak szukanie igły w stogu siana. Musieliśmy zmierzyć przesunięcia ku czerwieni dla setek galaktyk, aby zidentyfikować tylko jedną galaktykę satelitarną” — powiedział Mao. „Te nowe przesunięcia ku czerwieni galaktyk umożliwią społeczności astronomów badanie szerokiego zakresu tematów wykraczających poza galaktyki satelitarne”.
Badanie SAGA było częściowo finansowane przez National Science Foundation i Heising-Simons Foundation.