Astronomer forklarer oprindelsen af ​​undvigende ultradiffuse galakser

Som deres navn antyder, ultradiffuse galakser, eller UDG'er, er dværggalakser, hvis stjerner er spredt ud over et stort område, resulterer i ekstremt lav overfladelysstyrke, gør dem meget svære at opdage. Flere spørgsmål om UDG'er forbliver ubesvarede:Hvordan endte disse dværge med at blive så udvidet? Er deres glorier af mørkt stof – glorierne af usynligt stof, der omgiver galakserne – specielle?

Nu er et internationalt hold af astronomer, ledet af Laura Sales, en astronom ved University of California, Riverside, melder ind Natur astronomi at den har brugt sofistikerede simuleringer til at detektere nogle få "quenched" UDG'er i lavdensitetsmiljøer i universet. En slukket galakse er en galakse, der ikke danner stjerner.

"Det, vi har opdaget, er i modstrid med teorier om galaksedannelse, eftersom slukkede dværge skal være i klynger eller gruppemiljøer for at få deres gas fjernet og stoppe med at danne stjerner, " sagde Salg, en lektor i fysik og astronomi. "Men de slukkede UDG'er, vi opdagede, er isolerede. Vi var i stand til at identificere et par af disse slukkede UDG'er i marken og spore deres udvikling tilbage i tiden for at vise, at de stammer fra backsplash-baner."

Her, "i marken" refererer til galakser isoleret i roligere omgivelser og ikke i et gruppe- eller klyngemiljø. Sales forklarede, at en backsplash-galakse er et objekt, der ligner en isoleret galakse i dag, men som tidligere var en satellit af et mere massivt system - svarende til en komet, som besøger vores sol med jævne mellemrum, men tilbringer størstedelen af ​​sin rejse i isolation, langt fra det meste af solsystemet.

"Isolerede galakser og satellitgalakser har forskellige egenskaber, fordi fysikken i deres evolution er helt anderledes, " sagde hun. "Disse backsplash-galakser er spændende, fordi de deler egenskaber med populationen af ​​satellitter i det system, som de engang tilhørte, men i dag ses de at være isoleret fra systemet."

Dværggalakser er små galakser, der indeholder alt fra 100 millioner til et par milliarder stjerner. I modsætning, Mælkevejen har 200 til 400 milliarder stjerner. Mens alle UDG'er er dværggalakser, alle dværggalakser er ikke UDG'er. For eksempel, ved lignende lysstyrke, dværge viser et meget stort udvalg af størrelser, fra kompakt til diffus. UDG'er er bagenden af ​​mest udstrakte objekter ved en given lysstyrke. En UDG har stjerneindholdet af en dværggalakse, 10-100 gange mindre end Mælkevejen. Men dens størrelse kan sammenlignes med Mælkevejen, giver den den ekstremt lave overfladelysstyrke, der gør den speciel.

Sales forklarede, at en dværggalakses mørkstof-halo har en masse, der er mindst 10 gange mindre end Mælkevejen, og størrelsen skalerer tilsvarende. UDG'er, imidlertid, bryde denne regel og vise en radial forlængelse, der kan sammenlignes med meget større galakser.

"En af de populære teorier til at forklare dette var, at UDG'er er 'mislykkede mælkeveje', ' hvilket betyder, at de var bestemt til at være galakser som vores egen Mælkevej, men på en eller anden måde undlod at danne stjerner, " sagde José A. Benavides, en kandidatstuderende ved Institut for Teoretisk og Eksperimentel Astronomi i Argentina og den første forfatter til forskningspapiret. "Vi ved nu, at dette scenarie ikke kan forklare alle UDG'er. Så der opstår teoretiske modeller, hvor mere end én dannelsesmekanisme kan være i stand til at danne disse ultradiffuse objekter."

Ifølge Salg, værdien af ​​det nye værk er dobbelt. Først, simuleringen brugt af forskerne, kaldet TNG50, med succes forudsagte UDG'er med karakteristika, der ligner observerede UDG'er. Sekund, forskerne fandt nogle få sjældne slukkede UDG'er, som de ikke har nogen dannelsesmekanisme til.

"Ved at bruge TNG50 som en 'tidsmaskine' til at se, hvordan UDG'erne kom til, hvor de er, vi fandt ud af, at disse objekter var satellitter adskillige milliarder år før, men blev drevet ud i en meget elliptisk bane og ser isolerede ud i dag, " hun sagde.

Forskerne rapporterer også, at ifølge deres simuleringer, quenched UDG'er kan almindeligvis udgøre 25% af en ultradiffus population af galakser. I observationer, imidlertid, denne procentdel er meget mindre.

"Dette betyder, at en masse dværggalakser, der lurer i mørket, kan være forblevet uopdaget for vores teleskoper, Salg sagde. "Vi håber, at vores resultater vil inspirere til nye strategier til undersøgelse af universet med lav lysstyrke, hvilket ville give mulighed for en fuldstændig optælling af denne population af dværggalakser."

Undersøgelsen er den første til at løse det utal af miljøer - fra isolerede dværge til dværge i grupper og klynger - der er nødvendige for at opdage UDG'er, og med høj nok opløsning til at studere deres morfologi og struktur.

Næste, forskerholdet vil fortsætte sit studie af UDG'er i TNG50-simuleringer for bedre at forstå, hvorfor disse galakser er så udvidede sammenlignet med andre dværggalakser med det samme stjerneindhold. Forskerne vil bruge Keck-teleskopet på Hawaii, et af de kraftigste teleskoper i verden, at måle indholdet af mørkt stof i UDG'er i Jomfru-klyngen, den nærmeste galaksehob på Jorden.

"Fremtidige teleskoper, såsom Large Synoptic Survey Telescope eller Roman Space Telescope, komme online i de næste fem til 10 år med kapacitet til at opdage mange flere af disse spændende UDG'er, " sagde Salg.

Forskningspapiret har titlen "Quiescent ultra-diffuse galakser i feltet, der stammer fra backsplash-baner."