Галактики — спутники Млечного Пути преимущественно представляют собой карликовые сфероидальные системы. Астрономам известно о существовании примерно 60 таких объектов, однако результаты нового исследования показали, что вокруг нашей Галактики могут вращаться до 100 «пропавших» спутников.
«Невидимыми» или «пропавшими» спутниками Млечного Пути ученые называют очень тусклые миниатюрные галактики, уловить свет от которых не удалось даже с помощью самых чувствительных телескопов. Стандартная космологическая модель ΛCDM предполагает, что Вселенная состоит примерно на 70 % из темной энергии, на 25 % — из холодной темной материи и лишь на 5 % — из обычного вещества. Согласно этой модели, общее число спутников Млечного Пути (включая еще не обнаруженные) должно составлять от 80 до 100.
Авторы нового исследования, однако, предположили, что их может быть еще больше, особенно если учитывать так называемые галактики-сироты: карликовые системы, утратившие гало темной материи из-за гравитационного воздействия Млечного Пути. Большинство моделей теряют эти объекты, поскольку их гало «исчезает» в ходе симуляций. В реальности же, как отметили астрономы, такие осиротевшие системы должны «выживать» в виде ультратусклых скоплений звезд, продолжающих движение внутри гало нашей Галактики.
Чтобы оценить реальное количество таких объектов, ученые из Даремского университета (Великобритания) объединили симуляцию гало темной материи Млечного Пути Aquarius с моделью GALFORM, которая учитывает физические процессы, ответственные за эволюцию и формирование галактик. Таким образом астрономы смогли отследить жизненный путь галактик-сирот, чьи гравитационные структуры ранее «исчезали» в симуляциях.
Результаты научной работы, представленные на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества (Royal Astronomical Society, RAS), показали, что в наиболее детализированной симуляции до 50% всех спутников — сироты, причем большинство из них сосредоточены в центральных областях гало Млечного Пути. Поскольку эту область астрономы изучают давно, «пропавшие» спутники, вероятно, остаются невидимыми из-за чрезвычайно малой светимости.
По расчетам, на расстоянии около 98 000 световых лет от центра Галактики, должны находиться десятки осиротевших галактик. Исследователи надеются, что увидеть эти объекты получится с помощью камеры LSST (Legacy Survey of Space and Time), установленной на телескопе в обсерватории Веры Рубин, а также будущих астрономических инструментов.
Полученные результаты разрешают одну из главных проблем модели ΛCDM — несовпадение между количеством наблюдаемых галактик-спутников и их предсказанным числом: расчеты показали, что галактики на самом деле присутствуют, но наблюдать их крайне сложно. Поскольку симуляции, не учитывающие галактики-сироты, могут серьезно искажать реальную картину, в будущем значение таких полуаналитических моделей, как GALFORM, будет расти.
«Эти предсказания уже используются в наблюдательной астрономии в качестве ориентира для обработки новых данных. Возможно, уже совсем скоро мы сможем увидеть „потерянные“ галактики и больше узнаем о том, как Вселенная приобрела свой нынешний облик», — отметила ведущий автор нового исследования Изабель Сантос-Сантос (Isabel Santos-Santos) из Института вычислительной космологии при Даремском университете.