Обычно мы думаем о спутниках как о небольших объектах, вращающихся вокруг планет или звёзд. Но в более широкой Вселенной сами галактики могут иметь спутники — меньшие по размеру галактики, связанные гравитацией и вращающиеся вокруг более крупных, несущих с собой звёзды, газ, пыль и тёмную материю.
Большинство наших знаний о галактиках-спутниках получено в результате изучения Млечного Пути и других подобных крупных галактик. Однако новое исследование под руководством астрономов из Дартмута расширяет это понимание за счёт изучения спутников карликовых галактик — систем, размер которых составляет менее десятой части размера Млечного Пути.
Межведомственное исследование утроило количество карликовых галактик, изученных на наличие спутников, как сообщают учёные в The Astrophysical Journal. В исследовании выявлено 355 потенциальных галактик-спутников, включая 264, которые ранее не были задокументированы. Исследователи предполагают, что 134 из этих кандидатов с высокой вероятностью являются галактиками-спутниками.
«Изучение этих систем может помочь нам понять условия в ранней Вселенной», — говорит автор исследования Бурчин Мутлу-Пакдил, доцент кафедры физики и астрономии в Дартмуте.
«Этот проект заполняет критический пробел, предлагая новое понимание процесса формирования галактик и его связи с тёмной материей», — добавляет Мутлу-Пакдил. «Наша цель — создать статистическую выборку из самых маленьких галактик во Вселенной, поскольку они в наибольшей степени подвержены влиянию тёмной материи и служат чистыми лабораториями для понимания её природы».
Исследование проводилось под руководством Лоры Хантер, докторанта в исследовательской группе Мутлу-Пакдил и соответствующего автора исследования. Помимо Мутлу-Пакдил, соавторами исследования являются Роуэн Гебель-Бейн ’25 и аспирант Гуарини Эммануэль Дуродола.
Анализ спутников галактик разного размера и окружения
Анализируя галактики-спутники, вращающиеся вокруг галактик-хозяев разного размера и в разных условиях, исследователи стремятся выяснить, как внешние условия влияют на формирование спутников. Например, исследования больших галактик, подобных Млечному Пути, показывают, что в более крупных галактиках, как правило, больше спутников.
«С помощью этого исследования мы сможем проверить, справедливы ли эти прогнозы для гораздо меньших галактик-хозяев», — говорит Лора Хантер, докторант в исследовательской группе Мутлу-Пакдил и соответствующий автор исследования.
«Астрономия — это область, где вы не можете проводить эксперименты, — говорит Хантер. — Всё, что вы можете сделать, — это наблюдать и проводить как можно больше измерений, а затем вводить эти данные в модель и смотреть, воспроизводит ли она ваши наблюдения. Если нет, это говорит нам о том, что что-то не так с нашими предположениями или нашей моделью Вселенной».
Для поиска карликовых спутников команда проанализировала общедоступные данные визуализации из проекта Legacy Imaging Surveys, выполняемого с помощью спектрометра тёмной энергии (DESI). Они выбрали 36 галактик-хозяев для изучения, которые различались по размеру и близости к другим галактикам, поскольку эти факторы могут влиять на формирование спутников.
Исследователи использовали алгоритм для удаления «шума» с изображений, такого как яркие источники света от других звёзд или галактик, и для идентификации объектов, которые могли бы быть галактиками-спутниками. Затем они визуально проверили каждого потенциального спутника, чтобы исключить те, которые были вызваны дефектами изображения или слабыми световыми ореолами вокруг ярких звёзд или галактик.
Это исследование — первый шаг к пониманию того, чем карликовые спутники отличаются от спутников более крупных хозяев. Команда в настоящее время проводит последующую кампанию, чтобы подтвердить, что потенциальные спутники действительно являются галактиками-спутниками, и охарактеризовать такие их свойства, как размер, распределение, количество газа и мусора, а также темпы звездообразования.
«Получение ответов потребует много ресурсов и времени работы с телескопами, но влияние будет невероятным для понимания природы тёмной материи и формирования галактик в наименьшем масштабе», — говорит Мутлу-Пакдил. «Каждая из них содержит небольшую подсказку о физике формирования галактик».
Предоставлено Дартмутским колледжем.