По оценкам астрономов во Вселенной около 7 триллионов карликовых галактик. Чаще всего они встречаются в скоплениях рядом с более крупными галактиками и либо поглощаются ими, либо становятся их спутниками. В окрестностях Млечного Пути карликовые галактики тоже есть — учёные обнаружили 59 таких компаньонов нашего «звёздного острова».
До недавних пор считалось, что они представляют собой спутники Млечного Пути, которые сопровождают его многие миллиарды лет. Однако анализ данных третьего каталога, собранных космической обсерваторией Gaia, указывает на то, что карликовые галактики появились в окрестностях Млечного Пути относительно недавно и пока не могут считаться его спутниками. Почему учёные пришли к такому выводу? Разбираемся в нашей статье.
Изучение Млечного Пути, его эволюции и взаимодействия с другими галактиками — задача непростая. Наша галактика содержит около 200-400 миллиардов звёзд, которые с точки зрения наблюдателя с Земли сливаются в одну полосу, а межзвёздные пыль и газ уменьшают их яркость. Кроме того, атмосфера нашей планеты искажает изображения звёзд, поэтому с помощью наземных телескопов трудно определить их положение с высокой точностью.
Но всё изменилось с запуском космической обсерватории Gaia. Оптический телескоп, расположенный в 1,5 миллионах километров от Земли, вокруг гравитационно стабильной точки Лагранжа L2 системы Земля—Солнце, более семи лет ведёт перепись звёзд Млечного Пути и его ближайших окрестностей. Gaia определяет небесные координаты звёзд, их изменение во времени и расстояния до них. Фотометрические измерения позволяют оценить яркость и цвет звёзд, с помощью чего учёные определяют их температуру, массу и возраст.
Данные о почти двух миллиардах звёзд, собранные космическим телескопом, позволили астрономам подробнее изучить форму, структуру и размеры Млечного Пути, а также его ближайших соседей. Помимо этого учёные получили возможность моделировать свойства и траектории движения звёзд миллиарды лет назад и предсказать их изменения в будущем. Всё это позволяет проследить, как Млечный Путь формировался, эволюционировал и взаимодействовал с другими галактиками.
В недавнем исследовании международная группа учёных отследила движение 40 карликовых галактик, расположенных в окрестностях Млечного Пути. Астрономы использовали данные третьей версии звёздного каталога Gaia о собственных движениях звёзд в галактиках и их лучевых скоростях. На основании этих данных учёные рассчитали скорости движения карликовых галактик относительно Солнца в трёх измерениях.
Выяснилось, что они движутся намного быстрее, чем звёзды и звёздные скопления, которые обращаются вокруг центра Млечного Пути. Высокая скорость движения указывает на то, что карликовые галактики находятся поблизости относительно недолго — последние несколько миллиардов лет — и ещё не вышли на орбиту вокруг Млечного Пути. В противном случае гравитационное воздействие нашей галактики уже замедлило бы их движение.
Результаты исследования аналогичны последним расчётам объёмных скоростей Большого и Малого Магеллановых Облаков — двух ближайших соседей Млечного Пути, которые считаются его спутниками. Учёные выяснили, что эти галактики движутся слишком быстро, чтобы быть гравитационно связанными с Млечным Путём. Одно из возможных объяснений заключается в том, что Магеллановы Облака — временные «компаньоны» нашей галактики, которые через несколько миллиардов лет покинут её окрестности.
Это предположение может оказаться верным и для других карликовых галактик. Но что в этом случае может произойти с ними в будущем? Впоследствии наша галактика либо гравитационно захватит их, и они будут обращаться вокруг неё, либо же карликовые галактики не задержатся поблизости и пройдут мимо. Однако с уверенностью ответить на этот вопрос нельзя: всё зависит от массы Млечного Пути, которую пока невозможно рассчитать с достаточной для таких предположений точностью.
Как бы то ни было, первый вариант может стать смертным приговором для карликовых галактик. Когда они выйдут на орбиту вокруг Млечного Пути, приливные силы будут стремиться разрушить их уже после первого или второго оборота. Это объясняется тем, что Млечный Путь — большая галактика и её гравитационное воздействие слишком велико.
Единственное, что может спасти карликовые галактики от разрушения — наличие у них значительного количества тёмной материи. Эта гипотетическая субстанция, по мнению астрономов, пронизывает Вселенную и «склеивает» галактики и звёздные скопления, обеспечивая дополнительное гравитационное взаимодействие.
Преобладание тёмной материи ранее объясняло, почему карликовые галактики, считавшиеся спутниками Млечного Пути, до сих пор не разрушились. Новое исследование указывает на то, что в существующие модели не обязательно включать тёмную материю.
Если карликовые галактики станут спутниками Млечного Пути и присутствие в них тёмной материи мало, то это приведёт к их разрушению и поглощению. Астрономы уже обнаружили свидетельства таких событий в прошлом Млечного Пути. Около 10 миллиардов лет назад наша галактика столкнулась со своим меньшим соседом, получившим название Гайя-Энцелад, и поглотила его. Вскоре после этого жертвой Млечного Пути стала карликовая галактика Секвойя.
Млечный Путь до сих пор продолжает поглощать мелкие галактики, например, галактику-спутник в Стрельце, которая обращается вокруг него. По оценкам астрономов они уже сталкивались не менее трёх раз за последние 6-7 миллиардов лет, в результате чего Млечный Путь «отрывал» от Стрельца часть вещества и звёзд, делая свой спутник всё меньше и меньше. Учёные предполагают, что эти столкновения приводят к всплескам звездообразования в Млечном Пути. Считается, что в один из таких периодов сформировались Солнце и Солнечная система.
Автор: Алина Нестерова
Источники: www.esa.int, www.sciencealert.com, www.space.com, phys.org, www.esa.int