Как быстро вращается галактика? Млечный Путь, средняя спиральная галактика, вращается со скоростью 210 км/с. Новое исследование показало, что самые массивные спиральные галактики вращаются быстрее, чем ожидалось. Самая массивная "сверхспиральная" галактика, имеющая массу примерно в 20 раз большую, чем у Млечного пути, и вращается со скоростью до 570 км/с.
Сверхспиральные галактики уникальны во всех отношениях. Помимо того, что они намного массивнее Млечного Пути, они также ярче и крупнее по физическим размерам. Диаметр наибольшей из них составляет 450 000 световых лет, в то время как у Млечного Пути - всего 100 000 световых лет. На сегодняшний день известно около 100 таких галактик. Они были обнаружены как важный новый класс галактик при изучении данных SDSS и NED.
Патрик Огл из Научного института космического телескопа в Балтиморе является первым автором статьи, опубликованной 10 октября этого года в «Astrophysical Journal Letters». В статье представлены новые данные о скоростях вращения этих галактик, собранные с помощью SALT, крупнейшего одиночного оптического телескопа в южном полушарии. Дополнительные данные были получены с помощью 5-метрового телескопа Хейла из Паломарской обсерватории. Инфракрасные данные миссии WISE имели решающее значение для измерения массы звезд в галактиках и скорости их образования.
Согласно новому исследованию, Том Джарретт из Университета Кейптауна в Южной Африке говорит: "Эта работа прекрасно иллюстрирует мощную синергию между наблюдениями галактик в оптическом и инфракрасном диапазоне, раскрывая движения звезд на основе спектроскопии SDSS и SALT и другие свойства звезд с помощью инфракрасной визуализации WISE".
Теория предполагает, что эти галактики вращаются быстро, потому что они находятся в невероятно большом ореоле темной материи. Темная материя была связана с вращением галактики на протяжении десятилетий. Астроном Вера Рубин была пионером в работе над скоростями вращения галактик, показав, что спиральные системы вращаются быстрее, чем если бы их гравитация была вызвана только присутствием звезд и газа. Дополнительное невидимое вещество, называемое темной материей, должно влиять на вращение галактики. Ожидается, что спиральная галактика данной массы будет вращаться с определенной скоростью. Команда Ogle говорит, что эти галактики намного превышают ожидаемую скорость вращения.
Сверхспиральные галактики также находятся в гораздо большем гало темной материи. Самый массивный ореол, который измерял Огл, содержит достаточно темной материи, чтобы весить по крайней мере в 40 триллионов раз больше, чем Солнце. Такое количество темной материи обычно содержит группа галактик, а не одна галактика.
«Кажется, что вращение галактики определяется массой гало темной материи", - объясняет Огл.
Тот факт, что эти галактики нарушают обычную связь между массой звезд в галактике и скоростью вращения, является новым доказательством против альтернативной теории гравитации, известной как модифицированная ньютоновская динамика (MOND). Она предполагает, что в массивных системах, таких как галактики и скопления галактик, гравитация немного сильнее, чем это было бы предсказано Ньютоном или Эйнштейном. Это, например, приведет к тому, что внешние области спиральной галактики будут вращаться быстрее, чем можно было бы ожидать от массы звезд. MOND стремится воспроизвести стандартное соотношение скорости вращения спиральных галактик и поэтому не может объяснить исключения, такие как сверхспиральные галактики. Их наблюдения показывают, что ньютоновская динамика не требуется.
Хотя они являются самыми массивными галактиками во Вселенной, они на самом деле имеют недостаточный вес в виде звезд по сравнению с тем, что можно было бы ожидать от количества темной материи, содержащейся в них. Это говорит о том, что огромное количество темной материи препятствует образованию новых светил. Есть две возможные причины: 1 - любой дополнительный газ, который втягивается в галактику, взрывается и нагревается, препятствуя его охлаждению и образованию звезд, или 2 - быстрое вращение галактики препятствует коллапсу.
Несмотря на эти беспокоящие влияния, эти галактики все еще могут образовывать звезды. Хотя самые крупные эллиптические галактики сформировали все или большинство своих звезд более 10 миллиардов лет назад, сверхспиральные галактики все еще образуют звезды. Каждый год они превращают около 30 солнечных масс вещества в звезды, что нормально для галактик такого размера. Для сравнения, наш Млечный Путь образует эквивалент примерно 1 солнечной массы в год.
Огл и его команда предложили дополнительные наблюдения, чтобы помочь ответить на ключевые вопросы об этих галактиках, включая наблюдения, чтобы лучше изучить движение газа и звезд в их дисках. Благодаря большому полю обзора космический телескоп "Джеймс Уэбб" сможет изучать их на больших расстояниях и в более молодых возрастных группах, чтобы узнать больше о тех галактиках, которые крайне редки.
Больше:
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2019/news-2019-54
Источник: NASA
