Astronomii care se combină prin datele de la navele spațiale Gaia ale ESA au descoperit ceea ce numesc o galaxie-fantomă. Galaxia, numită Antlia 2 (Ant 2) este o galaxie pitică cu densitate extrem de mică, care s-a format în primele zile ale universului. Și este dezbrăcat de masa sa de către forțele de maree ale Căii Lactee.
Această galaxie-fantomă s-a ascuns la o vedere simplă de-a lungul timpului. Densitatea scăzută a făcut dificilă detectarea și la fel și locația sa. Este ascuns în spatele giulgiului discului Calea Lactee, într-o zonă cunoscută astronomilor drept „Zona de evitare” (ZOA.) Dar este enorm: are aceeași dimensiune ca Marele Magellanic Cloud și o treime de dimensiunea Calea Lactee. .
O echipă internațională de astronomi a găsit Ant 2 în timp ce traversa a doua comunicare de date din nava spațială Gaia. Căutau galaxii pitice în apropierea Căii Lactee, căutând stele RR Lyrae. RR Lyrae sunt stele variabile utilizate ca lumânări standard. Sunt stele vechi, sărace din metal, care se găsesc de obicei în galaxii pitice, așa că, dacă găsiți stele RR Lyrae, probabil că ați găsit o galaxie pitică.
În unele privințe, Ant 2 este ca alte galaxii pitice. Toate galaxiile, inclusiv galaxiile pitice ca aceasta, sunt formate în asociere cu materia întunecată. După cum se clarifică numele lor, piticii sunt mai mici și au mai puține stele decât alte galaxii. O galaxie pitică poate avea doar o sută de milioane de stele, poate chiar câteva miliarde. Sunt înrădăcinate de propria noastră galaxie Calea Lactee, care are între 200 și 400 de miliarde de stele.
„Aceasta este o fantomă a unei galaxii. Obiecte la fel de difuze precum Ant 2 nu au mai fost văzute până acum. " - Gabriel Torrealba, autor principal.
Stelele dintr-o galaxie pitică sunt diferite decât cele din alte galaxii. Galaxiile pitice au fost unele dintre primele structuri care s-au format în univers, astfel încât stelele lor sunt mai vechi și sărace din metal. Au fost formate în primele zile, înainte ca generațiile succesive de stele să fi însămânțat universul cu metale.
Multe galaxii pitice sunt supuse valurilor gravitaționale ale galaxiilor mai mari din apropierea lor, iar Ant 2 nu face excepție. Au fost adesea văzuți că au fost atrași spre galaxii mai mari și fiind ruși de aceste interacțiuni. Acest lucru poate duce la fuziuni ale galaxiei și asta se poate întâmpla cu Ant 2.
Dar galaxia fantomă Ant 2 diferă de alți pitici. Dă foarte puțină lumină. În comparație cu o altă galaxie prin satelit a Căii Lactee, Marele Magellanic Cloud, este de 10.000 de ori mai slab. În funcție de modul în care îl privești, este fie prea mare pentru luminozitatea sa, fie prea slab pentru dimensiunea sa.
„Aceasta este o fantomă a unei galaxii”, a spus Gabriel Torrealba, autorul principal al lucrării. „Obiecte la fel de difuze precum Ant 2 nu au mai fost văzute până acum. Descoperirea noastră a fost posibilă numai datorită calității datelor Gaia. ”
Misiunea Gaia a ESA a produs cel mai bogat catalog de stele până în prezent, inclusiv măsurători de înaltă precizie de aproape 1,7 miliarde de stele. A dezvăluit detalii nevăzute anterior despre galaxia noastră de acasă și a arătat modul în care Calea Lactee s-a format prin fuziunea cu o altă galaxie în urmă cu 10 miliarde de ani. La începutul acestui an, cea de-a doua comunicare de date a Gaiei a pus la dispoziția oamenilor de știință din lume noi detalii despre stele din Calea Lactee și a fost un tezaur de comori pentru astronomii, inclusiv echipa din spatele galaxiei fantomă.
Echipa de astronomi din spatele studiului a venit din Taiwan, Marea Britanie, SUA, Australia și Germania. Căutau a doua versiune de date a Gaiei pentru stelele RR Lyrae, în speranța de a găsi mai multe galaxii pitice. Aceste stele vechi au pulsuri de luminozitate bine înțelese, care durează o jumătate de zi, așa că sunt foarte utile.
„RR Lyrae a fost găsit în fiecare satelit pitic cunoscut, așa că atunci când am găsit un grup dintre ei așezat deasupra discului Galactic, nu am fost total surprinși”, a declarat coautorul Vasily Belokurov de la Institutul de Astronomie al Cambridge. „Dar când ne-am uitat mai aproape de locația lor pe cer, s-a dovedit că am găsit ceva nou, deoarece niciun obiect identificat anterior nu a apărut în niciuna din bazele de date prin care am căutat.”
„Ne întrebăm dacă această galaxie este doar vârful unui aisberg, iar Calea Lactee este înconjurată de o populație mare de pitici aproape invizibili similare cu aceasta”. - coautor Matthew Walker, Universitatea Carnegie Mellon.
Echipa și-a notificat colegii de la telescopul anglo-australian (AAT) din Australia. Sub o cronologie strânsă, astronomii de la AAT au măsurat spectrele a peste 100 de stele uriașe roșii din galaxia fantomă. Spectrele alea au furnizat confirmarea de care avea nevoie echipa.
Spectrele au arătat că toate stelele se mișcau împreună. Furnica nu se apropie niciodată prea mult de Calea Lactee, rămânând întotdeauna la cel puțin 130.000 de ani-lumină distanță. Cercetătorii au putut, de asemenea, să obțină masa galaxiei, care a fost mult mai mică decât se aștepta pentru un obiect de dimensiunea sa.
„Cea mai simplă explicație a motivului pentru care Ant 2 pare să aibă atât de puțină masă astăzi este faptul că este înlăturată de valurile galactice ale Calea Lactee”, a declarat coautorul Sergey Koposov de la Universitatea Carnegie Mellon. „Totuși, ceea ce rămâne neexplicat este dimensiunea uriașă a obiectului. În mod normal, pe măsură ce galaxiile pierd masă în urma mareelor Calea Lactee, acestea se micșorează, nu cresc.
Deci, Ant 2 este un pic de mister pentru astronomi. Este foarte mare pentru ceva cu o masă atât de scăzută. Eliminarea masei nu poate face ca galaxia fantomă să fie mai mare; nu are niciun sens. Trebuie să existe un alt motiv pentru a crește ca dimensiune în timp ce pierdeți din masă, dar până acum nu știe nimeni. Teoriile noastre actuale despre formarea galaxiilor nu prezic obiecte precum Ant 2.
O linie de speculații sugerează că formarea stelelor foarte viguroasă în interiorul Ant 2 ar putea determina extinderea acesteia în timp ce Calea Lactee îi fură masa. Vânturile stelare și exploziile de supernove ar putea îndepărta gazul neutilizat, slăbind gravitația care leagă galaxia și permițând extinderea materiei întunecate cu care este asociată. Dar acest lucru nu este dovedit.
„Chiar dacă formarea stelelor ar putea reformula distribuția materiei întunecate în Ant 2, așa cum a fost creată, trebuie să fi acționat cu o eficiență fără precedent”, a declarat co-autorul Jason Sanders, tot din Cambridge.
O altă linie de speculație implică însăși materia întunecată, poate un alt tip de materie întunecată. Teoria actuală prevede că materia întunecată se împachetează strâns în centrul galaxiilor. Dar natura difuză și răspândită a Ant 2 ar putea însemna că un tip de materie întunecată care nu se înghesuie la fel de ușor este la lucru. După cum spune echipa în lucrarea lor, „Originea acestui nucleu poate fi în concordanță cu feedback-ul agresiv, sau poate chiar să necesite alternative la materia întunecată rece (cum ar fi bosonii ultra-ușori).”
„În comparație cu restul celor 60 de sateliți din Calea Lactee, Ant 2 este un ciudat”, a declarat coautorul Matthew Walker, tot de la Universitatea Carnegie Mellon. „Ne întrebăm dacă această galaxie este doar vârful unui aisberg, iar Calea Lactee este înconjurată de o populație mare de pitici aproape invizibili similare cu aceasta”.
Găsirea unei galaxii fantomă ciudată precum Ant 2 este perplexă, dar nu a fost complet neașteptată. Pe măsură ce metodele de detecție au devenit mai sensibile, s-au găsit mai multe galaxii satelite mai slabe. Probabil a fost doar o chestiune de timp până când nu a fost găsit unul aici, în ZOA. Dar dacă este singurul pe care l-am găsit vreodată sau dacă ne-am confruntat cu primul dintre mulți mulțumită puterii navei spațiale Gaia, este încă o întrebare deschisă. În orice caz, face ca astronomii să-și gândească din nou teoriile cele mai viabile.
- Comunicat de presă al Universității Cambridge: „Gaia observă o galaxie„ fantomă ”alături”
- Document de cercetare: „Gigantul ascuns: descoperirea unui enorm satelit pitic galactic în Gaia DR2”
- Pagina ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
