Астрономія
Астрономія

Моделювання вказало на походження гігантських тьмяних галактик

Використовуючи спектроскопічні спостереження та архівні оптичні зображення семи гігантських галактик із низькою поверхневою яскравістю, астрономи змоделювали їхню масу та оцінили параметри їхніх гало темної матерії. У своїй статті в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society дослідники наводять можливі сценарії утворення таких об’єктів.

Сім галактик, які вивчали дослідники. Anna Saburova et al.

Сім галактик, які вивчали дослідники. Anna Saburova et al.

Що відомо про галактики з низькою поверхневою яскравістю?

Більшість галактичних дисків мають приблизно однакову центральну поверхневу яскравість — видиму яскравість, або густину потоку світла у розрахунку на одиницю площі. Однак глибокі фотометричні спостереження виявили існування більш тьмяних систем, які назвали галактиками з низькою поверхневою яскравістю. Подальші дослідження відкрили окремий підклас таких зоряних системи — гігантські галактики з низькою поверхневою яскравістю, радіус диска яких становить до 130 кілопарсек (424 тисячі світлових років). Це майже вдесятеро більше за радіус Чумацького Шляху. Такі об’єкти становлять проблему для ієрархічної парадигми формування галактик. Незважаючи на те, що ці системи є одними з найбільш масивних, вони мають широкомасштабні динамічно холодні диски. Дуже важко наростити таку високу зоряну масу без численних великих злиттів з іншими галактиками, але у цих процесах диски зазвичай нагріваються і руйнуються. Більшість гігантських галактик з низькою поверхневою яскравістю знаходяться у середовищі без великої кількості інших систем або у повній ізоляції. Це, можливо, допомагає зберегти їхні диски тривалий час, однак на певному етапі еволюції таких об’єктів все рівно повинен існувати великий резервуар газу, достатній для утворення масивного газоподібного диска. Тож питання про те, як утворюються ці галактики, залишається відкритим.

Що досліджували астрономи?

Дослiдники проаналізували сім гігантських галактик з низькою поверхневою яскравістю. Для чотирьох із них провели нові спостереження, а дані щодо трьох інших об’єктів отримали з попередніх робіт. Науковці порівняли їх з відомими галактики з високою та низькою поверхною яскравістю, для цього ці об’єкти розташували на ​​діаграмі в залежності від ефективного радіусу (радіус тієї частини галактики, що випромінює половину її світла) та абсолютної величини. Це дозволило не лише дізнатися більше про властивості гігантських галактик з низькою поверхневою яскравістю, але й перевірити можливі сценарії їхнього формування.

Про що вони дізналися?

Виявилося, що сім об’єктів у вибірці вчених не утворюють однорідний клас об’єктів, і слід розглянути декілька альтернативних сценаріїв їхнього формування, більшість з яких вимагають зовнішнє походження матеріалу для утворення їхніх дисків. Так, астрономи виявили обертання іонізованого газу у внутрішніх частинах в протилежному для диска напрямку для двох із семи розглянутих галактик. Зовнішнє походження газу через акрецію є кращим сценарієм утворення для цих систем. Крім того, занадто низька швидкість утворення зірок для їхнього газового вмісту може бути результатом неефективності такого процесу, наприклад, через низьку об'ємну густину газу або нещодавнє накопичення газу. Принаймні шість із семи представлених галактик містять активні ядра. Це вимагає постачання матеріалу до центральних областей галактик. У той же час, маси центральних чорних дір таких об’єктів виявляються значно нижчими, ніж очікувалося. Це може свідчити про те, що ці системи пережили не так багато великих злиттів у своїй історії. Зоряні популяції в центральних частинах більшості представлених об’єктів є старими та багатими на металу, що вказує на двоступеневе формування, тобто утворення диску через акрецію газу на вже існуючу галактику раннього типу.

Таким чином, астрономи збудували повнішу картину утворення таких незвичайних систем.