Астрономы знают, что слияния играют огромную роль в росте галактик. Прямо сейчас Млечный Путь медленно поглощает Большое и Малое Магеллановы облака. Доказательством этого служит поток газа, называемый Магеллановым потоком, который имеет длину около 600 000 световых лет. Млечный Путь (Млечный Путь) лишает эти облака газа, которого у них недостаточно для удержания. Они проигрывают гравитационное перетягивание каната с гораздо более массивным Млечным Путём.
Млечный Путь поглотил и множество других галактик. Миссия ESA Gaia показала нам, что Млечный Путь поглотил карликовую галактику Gaia-Enceladus-Sausage миллиарды лет назад.
Галактики-спутники Андромеды
Наша соседка Андромеда известна тем, что в ней много карликовых галактик-спутников, и в прошлом она росла за счёт слияний. Новое исследование изучает эти карликовые галактики, чтобы попытаться понять длительный и сложный процесс слияния. Оно называется «Жизнь и смерть слабых галактик-спутников вокруг M31» и представлено в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» и в настоящее время доступно на сервере препринтов arXiv. Ведущий автор — Алекс Мерроу из физического факультета Даремского университета.
Во многом благодаря миссии ESA Gaia астрономы имеют множество точных измерений собственного движения более чем для 1 миллиарда звёзд в Млечном Пути. Это позволяет им восстанавливать орбиты галактик-спутников в прошлом. В сочетании со способностью пространственно разрешать отдельные звёзды на больших расстояниях астрономы могут обнаруживать популяции звёзд, которые имеют общее происхождение, даже если они больше не связаны гравитационно.
Исследователи отмечают, что, используя все эти данные вместе, они могут получить представление о том, как физические процессы формируют галактики-спутники, когда они вращаются вокруг своих гораздо более крупных хозяев.
«Местная группа предлагает уникальную площадку для проверки теорий эволюции галактик благодаря нашей уникальной точке обзора внутри неё», — объясняют авторы. Предыдущие исследования изучали, как карликовые галактики попадают в Млечный Путь и в какой момент этого процесса они гасятся, то есть у них нет газа для формирования новых звёзд. Более крупная галактика притягивает газ, что иногда может спровоцировать мощный всплеск звездообразования в более крупной галактике. В некотором смысле более крупная галактика поглощает свою меньшую спутницу и крадёт её новые звёзды.
Исследователи хотели понять, как гасятся галактики-спутники, что является важной частью процесса слияния.
«Мы представляем прогнозы для собственных движений, времени падения и времени первого прохождения перицентра для 39 галактик-спутников M31», — пишут авторы. Они оценили эти свойства на основе космологических N-body симуляций и свойств самой M31. «Мы используем эти ограничения на истории орбит спутников в сочетании с их опубликованными историями звездообразования, чтобы исследовать доминирующие механизмы воздействия окружающей среды для гашения спутников M31-подобных хозяев», — объясняют они.
Результаты показывают, что только самые массивные спутники M31 могут поддерживать звездообразование в течение более 3 миллиардов лет после своего перицентра. Перицентр — это точка, в которой спутник находится ближе всего к M31 и подвергается воздействию её мощной гравитации. Авторы говорят, что это указывает на то, что «динамическое давление, приливное удаление и/или прекращение аккреции газа надёжно гасит карликовые галактики с массой менее 107,5 солнечных масс после того, как они становятся спутниками M31».
Галактики-спутники с меньшей массой изо всех сил пытаются выжить. Исследователи говорят, что их результаты показывают, что большая часть из них гасится задолго до того, как они действительно столкнутся с Андромедой. «Большинство оставшихся спутников с меньшей массой, по-видимому, были погашены значительно раньше своего первого прохождения перицентра, причём некоторые из наименее массивных были погашены до 10 миллиардов лет назад», — пишут авторы.
Некоторые из них гасятся из-за реионизации, когда газ нагревается ультрафиолетовым излучением. Как только он перегревается, он приобретает достаточную кинетическую энергию, чтобы вырваться из карликовой галактики. Он фотоиспаряется или, своего рода, выкипает из галактики-спутника. Но большинство карликовых галактик со спутниками низкой массы, которые гасятся очень рано, гасятся так называемым «предварительным процессом». В этом случае галактика-спутник проводила время вблизи другой галактики-хозяина с меньшей массой, чем у Андромеды. Этот предварительный процесс может нагреть газ и удалить его, что приводит к гашению.
Исследовательская группа сравнила эти результаты с тем, что известно о Млечном Пути. Они обнаружили, что у двух галактик качественно разные популяции галактик-спутников. «В частности, спутники Млечного Пути, как правило, были спутниками дольше и были погашены быстрее после падения, чем популяция спутников M31», — пишут они. Опираясь на предыдущие исследования, они отмечают, что спутники Млечного Пути «в основном имеют старое (> 11 миллиардов лет) время гашения и/или старое (> 9 миллиардов лет) время падения, что составляет 76% популяции».
Но у спутников Андромеды более широкий и равномерный разброс как времени падения, так и времени гашения. Это может быть связано с различиями в наблюдении и измерении спутников обеих галактик. Или это может указывать на то, что Млечный Путь поглотил свои спутники раньше, чем Андромеда, за исключением Большого и Малого Магеллановых облаков.
«Среди спутников M31 мы видим, что большинство гашений происходит до перицентра или даже до падения», — объясняют авторы. «Это согласуется с любым внутренним гашением, предварительным процессом в других ореолах и/или космической паутиной или, в нескольких самых старых случаях, гашением в результате реионизации».
Астрономы имеют гораздо больше данных, чем даже несколько лет назад, и это позволяет им изучать, как массивные галактики гасят и поглощают свои спутники. Гашение — фундаментальная часть слияния, и это исследование позволяет астрономам понять, как оно работает по-разному в разных галактиках.
«Свойства спутников M31 отражают тот факт, что воздействие окружающей среды — динамическое давление, приливное удаление или прекращение аккреции газа — является надёжным средством гашения карликовых галактик со спутниками низкой массы во Вселенной», — заключают авторы.
Предоставлено Universe Today.