Астрономія
Астрономія

Галактика Велика Магелланова Хмара не відмовилася від поглинання іншої

Кулясті зоряні скупчення у супутнику нашої галактики Великій Магеллановій Хмарі вказали на з'їдену нею раніше іншу галактику. Італійсько-голландські астрономи знайшли відмінності у хімічному складі скупчень, а відтак знайшли докази тому, що навіть карликові галактики можуть складатися з ще менших. Скупчення, що відрізняється, може належати невеликій галактиці із дуже повільним зореутворенням, повідомляють вчені у Nature Astronomy.

Вкрита власними хмарами іонізованого газу Велика Магелланова Хмара на знімку з 3900 кадрів, на який астрономам-аматорам знадобилося 10 місяців / Team Ciel Austral — J. C. Canonne, N. Outters, P. Bernhard, D. Chaplain, L. Bourgon

Вкрита власними хмарами іонізованого газу Велика Магелланова Хмара на знімку з 3900 кадрів, на який астрономам-аматорам знадобилося 10 місяців / Team Ciel Austral — J. C. Canonne, N. Outters, P. Bernhard, D. Chaplain, L. Bourgon

Як ростуть галактики?

Згідно із стандартною космологічною моделлю, галактики формуються всередині гало темної матерії, коли первинний газ охолоджується, колапсує і починає утворювати зірки. Темна матерія є ключовою складовою моделі утворення та еволюції галактик. Якби не вона, первинний газ не зміг би почати колапсувати і формувати галактики через нестачу гравітації. Краще зрозуміти властивості темної матерії можна з нашим матеріалом «Що таке темна матерія і темна енергія?».

Втім, великі галактики, які ми спостерігаємо сьогодні, досягли своєї нинішньої маси в результаті злиття з меншими — своїми галактичними супутниками. Зокрема щодо нашої власної нам вдалося навіть відтворити «дерево злиттів» — Чумацький Шлях з'їв принаймні п'ять галактик-супутників.

Але астрономи вважають, що галактики, які стають жертвами поглинання, і самі грішать поїданням інших, хоча і значно менших. На це вказує високий вміст темної матерії у деяких, що суперечить очікуванням того, що вони є сміттям після формування своїх великих сусідів. І найкращий шанс перевірити це передбачення — подивитися на найбільшу галактику-супутника Чумацького Шляху — Велику Магелланову Хмару. За пошуки з'їдених нею раніше галактик взялися італійські і голландські астрономи, аналізуючи дані Дуже великого телескопа.

Як визначити галактичний обід?

Один з небагатьох методів, який дозволяє нам відстежувати повністю знищені іншими галактики, — хімічні маркери у їхніх зірках. Відмінності хімічного складу зірок і скупчень від середовища, в якому вони перебувають, вкажуть на те, чи народилися вони в іншому місці. Однак можливості цього методу сильно обмежені, адже для виявлення хімічно аномальних зірок необхідна спектроскопія високої роздільної здатності, а також однорідний аналіз хімічного складу середовища, оскільки навіть тонкі відмінності не дозволять зробити однозначних висновків. З метою покопатися в історії злиттів Великої Магелланової Хмари, астрономи вирішили обійти ці обмеження, досліджуючи старі кулясті скупчення в якості індикаторів.

Саме кулясті зоряні скупчення — групи пов’язаних гравітацією зірок — здатні пережити злиття галактик та лишити у собі інформацію про галактику, у якій вони народилися. За ними ж відтворили і історію Чумацького Шляху. Вони можуть містити від тисяч до мільйонів зірок. А структура їхнього хімічного складу може сильно відрізнятися від структури зірок і скупчень, народжених в основній галактиці, через значні відмінності у зореутворенні та хімічній еволюції між приймаючою системою і системою-прародителькою. Астрономи проаналізували оптичні спектри зірок-гігантів 11 старих кулястих зоряних скупчень Великої Магелланової Хмари, а також віднесли 15 скупчень у контрольну групу, для яких вивели коефіцієнти хімічного складу як індикатори різних механізмів зореутворення.

Кого з'їла Велика Магелланова Хмара?

Так з 11 вивчених у Великій Магеллановій Хмарі кулястих скупчень, одне мало зовсім інший хімічний склад — у ньому виявили набагато менше цинку, міді, кремнію і кальцію. Решта ж скупчень у галактиці являють собою однорідну групу кластерів з однаковим хімічним складом, що свідчить про те, що сформувалися вони в середовищі, яке зазнало аналогічну історію хімічного збагачення, а отже, ймовірно, в самій галактиці. Це кулясте скупчення, NGC 2005, розташоване на відстані 750 світлових років від центру галактики, в якому знаходиться близько двохсот тисяч зірок. Щоб визначити характеристики ймовірної галактики-прародительки NGC 2005, вчені розрахували моделі хімічної еволюції для різних галактичних середовищ.

Складене зображення NGC 2005 (зліва) та Великої Магелланової хмари (праворуч). HLA / Fabian RR / ESO / VMC Survey 

Складене зображення NGC 2005 (зліва) та Великої Магелланової хмари (праворуч). HLA / Fabian RR / ESO / VMC Survey

Ґрунтуючись на хімічному складі NGC 2005, дослідники дійшли висновку, що скупчення має бути реліктом невеликої галактики, у якій досить повільно формувалися зорі. За словами вчених, це була карликова сфероїдальна галактика з початковою функцією мас не більше сотні сонячних. Мільярди років тому ця маленька галактика злилася з тоді ще не такою великою Великою Магеллановою Хмарою. Згодом велика частина цієї галактики була розірвана, і більшість зірок розсіялися, однак центральне кулясте скупчення NGC 2005 залишилося неушкодженим. На даний момент NGC 2005 — це єдиний відомий випадок, коли за хімічними відбитками вдалося викрити карликову галактику у поглинанні іншої, ще більш маленької.

Також нещодавно ми розповідали про ще одну цікаву характеристику нашого галактичного супутника. Так Велика Магелланова Хмара наближається до нас і деформує рух нашої галактики, тягнучи диск Чумацького Шляху у напрямку сузір’я Пегас зі швидкістю 32 кілометри на секунду. Також взаємодію з Великою Магеллановою Хмарою допомогла розкрити мапа Чумацького Шляху — з'ясувалося, що вона здійснює першу орбіту навколо нашої галактики. А телескоп XXM-Newton допоміг розібратися із магнітаром цієї карликової галактики, а також відшукати її найбільш енергійний пульсар.


Фото в анонсі: Вкрита власними хмарами іонізованого газу Велика Магелланова Хмара на знімку з 3900 кадрів, на який астрономам-аматорам знадобилося 10 місяців / Team Ciel Austral — J. C. Canonne, N. Outters, P. Bernhard, D. Chaplain, L. Bourgon