Астрономы начинают понимать, почему карликовые галактики, вращающиеся вокруг Млечного Пути, лежат в одной плоскости.
За последние несколько десятилетий астрономы обнаружили десятки новых карликовых галактик, вращающихся вокруг нашей Галактики. Однако по мере того, как их известное число увеличивалось, выяснилась одна интересная их особенность. Галактики-спутники не раскиданы хаотично вокруг Млечного Пути, а в основном сориентированы вдоль одной плоскости вокруг него, причем большинство из них вращается вокруг Млечного Пути в одном направлении.
Такое расположение карликов сильно удивило астрономов. Некоторые полагали, что этот результат наблюдения был неверным, но новые наблюдения с течением времени подтвердили, что их локализация вокруг одной плоскости действительно имеет место. Между тем, другие ученые утверждали, что существование этой плоскости может даже подорвать наше нынешнее понимание того, как темная материя помогает формировать структуры (включая группы) галактик.
Более подробный взгляд на формирование галактик и их карликовых спутников, недавно опубликованный в журнале MNRAS, показывает, что, хотя такое выравнивание вдоль одной плоскости встречается редко, это совсем не является неожиданностью. Поэтому кажется, что ключевым моментом здесь является присутствие большого «спутника», который доминирует над галактиками-спутниками центральной галактики, как пресловутая большая рыба в маленьком пруду.
Студентка Дженна Самуэль (Калифорнийский университет в Дэвисе) и ее коллеги по-новому подошли к этой проблеме с помощью компьютерного моделирования «Обратная связь в реалистичной среде» (FIRE). В то время как ранние космологические симуляции включали только темную материю, которая взаимодействует в основном через гравитацию и, следовательно, ее легче моделировать численно, код FIRE также охватывает ее взаимодействия с барионами, или «нормальной» материей, которая делает звезды и галактики видимыми для нас.
Эта обычная материя производит обратную связь, которая может противодействовать гравитации самой галактики, проявляясь, среди прочего, в виде сверхновых и джетов черных дыр. Включение этих эффектов в код моделирования делает моделируемые с его помощью «искусственные вселенные» немного более реалистичными. В результате моделирования с использованием FIRE уже помогли разрешить несколько других споров о парадигмах темной материи.
Так может ли тонкий слой «спутников» Млечного Пути, сгруппированных на плоскости, вообще вписаться в эту парадигму? Это все еще обсуждается. Подобные структуры чрезвычайно редки во вселенных, состоящих только из темной материи, настолько, что само существование спутникового слоя Млечного Пути может подорвать наше нынешнее понимание темной материи как таковой.
Самуэль решил проверить, сохраняется ли это редкое свойство и в более реалистичных симуляторах FIRE. Выбрав галактики, похожие на Млечный Путь, и измерив распределение их «спутников», она обнаружила, что от 1 до 2% таких систем имеют свои собственные галактики-спутники, сгруппированные вокруг них в тонких плоскостях, как и наша собственная галактика. Другими словами, это явление редкое, но оно не выходит за рамки статистических возможностей.
"Тот факт, что мы вообще что-то находим, все еще вызывает удивление. - сказала Самуэль на январском собрании Американского астрономического общества. - Если смоделированная Вселенная может содержать тонкие слои спутников, то, возможно, там все-таки нет проблем с темной материей - так же как и в реальном космосе".
Однако большинство этих смоделированных структур просуществовали недолго и «прожили» не более 500 миллионов лет. С другой стороны, некоторые ученые считают, что этот слой спутников в Млечном Пути может иметь длину до одного миллиарда световых лет.
Группа спутников нашей галактики также несколько необычна: в первую очередь, в ней доминирует Большое Магелланово Облако (БМО), карликовая галактика с массой порядка 10 миллиардов Солнц, или около 10% массы Млечного. Самуэль приняла это во внимание и повторила свои симуляции, на этот раз сосредоточившись только на симулированных галактиках с гигантским «карликом», присутствующим среди их группы спутников. Оказалось, что в таких ситуациях плоскости галактик-спутников встречаются гораздо чаще и существуют гораздо дольше, до 3 миллиардов лет.
Более того, Большое Магелланово Облако может иметь свои спутники. В более раннем исследовании группа Экта Патель (Калифорнийский университет в Беркли) обнаружила то же самое: реконструировала исторические орбиты 18 спутников Млечного Пути. Они использовали данные миссии Европейского космического агентства Gaia. Однако Самуэль считает, что Большое Магелланово Облако также повлияло на орбиты своих карликовых галактик, которые уже приближались к Млечному Пути.
Источник: Sky & Telescope