Звёздные потоки уже давно выявлены в нашей Галактике. Они образуются вследствие приливных сил, действующих на движущиеся в Галактике звёздные системы.
О приливных силах мы уже говорили о статье о карликовой галактике (Легко ли карлику за спиной гиганта?).
Их действие хорошо иллюстрируют приливные хвосты шаровых звёздных скоплений.
В нашей Галактике около 150 шаровых скоплений. Это замкнутые звёздные системы с массами от 10 тысяч до миллиона солнечных масс. Они находятся в пределах Галактики, движутся вокруг её центра по вытянутым орбитам, удаляясь от центра на расстояния более 100 тысяч световых лет.
На обратном пути, по мере приближения в к центру Галактики, они чувствуют на себе действие приливных сил. В результате, орбиты их звёзд вытягиваются вдоль направления к центру Галактики – SgrA. Рисунок 2 иллюстрирует, что из этого получается.
Проекция длины приливного “хвоста” скопления Pal 5 на картинную плоскость составляет примерно 12 тысяч световых лет. Это много. В настоящее время Pal 5 движется к центру Галактики. В следующем своём обороте вокруг него Pal 5 разрушится. Это произойдёт через 500 млн лет.
Если посмотреть на хвост Pal 5, можно заметить, что в некоторых местах плотность контуров, по существу – плотность звёзд в приливном хвосте, меньше, чем в других местах. Хвост состоит из сгущений звёзд и более разреженных участков.
Многие достаточно массивные шаровые скопления нашей Галактики имеют приливные хвосты. На небе они видны как звёздные потоки, как показано на рисунке 3. В нашей Галактике насчитывают несколько десятков таких потоков.
Некоторые из них являются остатками шаровых скоплений. Однако значительная их часть представляет собой реликты от процесса формирования Галактики.
Процесс формирования галактик во Вселенной основан на слиянии мелких галактик в более крупные. Какая-то часть мелких галактик "отделывается" потерей звёздной массы, то есть остаётся с преобладанием тёмной материи и становится спутником крупной.
В рамках этого сценария крупные галактики, подобные нашей, должны иметь множество спутников в виде слабых карликовых галактик с небольшим количеством звёзд. Так должно быть, если Вселенная содержит “темную” энергию и “темную” материю в том количестве, как дают современные наблюдения.
Многие, если ни все, из звёздных потоков демонстрируют разрывы в плотности звёзд такого же типа, что и скопление Pal 5. Их назвали “разрывами” – “gaps”. Правильную интерпретацию это явление получило лишь недавно.
Сейчас предполагают, что разрывы возникают под действием спутников Галактики. Спутники являются очень слабыми, почти невидимыми карликовыми галактиками с массами звёзд около тысячи масс Солнца. Вращаясь на сравнительно близких орбитах вокруг Галактики, они своим гравитационным полем нарушают движения звёзд в потоках.
Некоторые из таких возмущений могут приводить к потере звёзд, другие могут перераспределять их вдоль потока, вызывая сгущения и разрежения.
Недавно группа авторов провела наблюдения 12 звёздных потоков нашей Галактики, находящихся на небе Южного полушария. Результаты, опубликованные во главе с Ting S. Li в журнале Astrophysical Journal, подтверждают предположение о том, что прерывистая структура потоков связана с влияниями слабых карликовых галактик. Рисунок 3 в художественной форме представляет их результаты.
Вслед за ними, другая группа авторов задалась целью исследовать аналогичные звёздные потоки и “разрывы” в их структурах в соседней с нами галактике M31, более известной как “туманность” Андромеды.
Наблюдения будут проводиться на Nancy Grace Roman Space Telescope, который планируют запустить в 2027 году. (Nancy Grace Roman была первым руководителем NASA по астрономии).
Авторами проведены пока “синтетические” наблюдения, то есть полученные с помощью вычислительных экспериментов. Результаты опубликованы в виде препринта – предварительной публикации, – в архиве препринтов с первым автором Ch. Aganze (https://arxiv.org/pdf/2305.12045.pdf).
Результаты оптимистичны в том смысле, что телескоп NGRST будет в состоянии идентифицировать прерывистые звёздные потоки в Андромеде.
На рис. 4 показан один из вариантов сессии “синтетического” наблюдения.
“Синтетические” наблюдения выполнены для ряда других галактик Местного объема с оптимистическими предсказаниями. Местный объём это область вокруг нас с радиусом около 30 миллионов световых лет. В ней находится около 500 галактик.
Ожидается, что введение в строй Nancy Grace Roman Space Telescope принесёт нам новые знания о том, как формировались зародыши окружающих нас галактик в самом начале эволюции Вселенной, какова была роль “темной” энергии и “темной” материи – этих мистических, но очень важных субстанций нашей Вселенной.
