Den ensomme kæmpe:galakse på størrelse med mælkevejen, der mangler galaktiske naboer

For længe siden i en galakse langt, langt væk, færre galakser blev født end forventet - og det kunne skabe nye spørgsmål til galaksefysikken, ifølge en ny undersøgelse fra University of Michigan.

Undersøgelsen undersøgte satellitgalakserne i Messier 94, eller M94, en galakse, der i størrelse ligner vores Mælkevej. Forskere har længe vidst, at Mælkevejen har omkring 10 mindre, satellitgalakser, der omgiver det, hver med mindst en million stjerner, og op til mere end en milliard, såsom de magellanske skyer.

Nu, med det kraftige Subaru-teleskop, astronomer kan kigge på galakser fem eller ti gange afstanden fra Mælkevejen, såsom M94. De kan derefter bruge fysikken om, hvordan satellitgalakser dannes omkring Mælkevejen til at forudsige, hvor mange satellitgalakser en lignende størrelse galakse som M94 kan have.

Da UM-astronomer undersøgte M94, de forventede at finde et tilsvarende antal satellitgalakser. Imidlertid, de opdagede kun to galakser nær M94, med meget få stjerner hver. Deres resultater, ledet af Adam Smercina, en National Science Foundation-stipendiat i U-M Department of Astronomy, er publiceret i tidsskriftet The Astrophysical Journal .

"Mere end blot en observationsmærkelighed, vi viser, at den nuværende afgrøde af galaksedannelsesmodeller ikke kan producere et sådant satellitsystem, "Smercina sagde. "Vores resultater indikerer, at Mælkevejs-lignende galakser højst sandsynligt er vært for en meget bredere mangfoldighed af satellitpopulationer end forudsagt af nogen nuværende model."

Smercina siger også, at deres resultater har betydning for den nuværende forståelse af, hvordan galakser dannes - som er i meget større glorier af mørkt stof.

Disse glorier af mørkt stof, der omgiver galakser, har en enorm tyngdekraft, og kan trække gas ind fra deres umiddelbare nærhed. Store galakser som Mælkevejen dannes generelt i haloer med omtrent samme masse. Men disse mindre satellitgalakser, som dannes i mindre 'subhaloer', ' er ikke nær så pålidelige.

Produktionshastigheden af ​​højmassestjerner i disse satellitgalakser modulerer faktisk deres vækst. Hvis, for eksempel, den begyndende satellitgalakse danner for mange højmassestjerner på én gang, deres eventuelle supernovaeksplosioner kan fordrive al dens gas og standse al yderligere vækst. Men astronomer er usikre på, hvilken størrelse halo denne 'spredning' i galaksedannelse bliver vigtig.

Smercina siger, at M94 indikerer, at galaksedannelse i mellemstore mørke glorier kan være meget mere usikker end tidligere antaget.

"Vi tror, ​​at den spredning - rækken af ​​galakser, vi forventer at se - kan være meget højere end hvad folk i øjeblikket tror for mørkt stof-haloer af en vis masse, " sagde han. "Ingen gør sig nogle illusioner om, at der er denne enorme spredning ved de allermindste halomasser, men det er ved disse mellemliggende glorier af mørkt stof, at diskussionen finder sted."

For at observere antallet af satellitdværggalakser omkring M94, forskerne tog et sammensat billede af den store galakse. Billedet dækkede omkring 12 kvadratgrader af nattehimlen - fuldmånen, til sammenligning, vises som omkring en kvadratgrad. Denne slags billeder inkluderer lag og lag af "støj, "inklusive kosmiske stråler og spredt lys, som gør svage dværggalakser svære at opdage.

For at sikre, at de ikke manglede satellitgalakser, Smercina og hans team konstruerede kunstige galakser tilbage i billedet og genfandt dem ved hjælp af de samme metoder som for rigtige satellitter. Med denne teknik, forskerne bekræftede, at der ikke var mere end to galakser omkring M94.

"Den virkelige kicker er, om samfundet forventede, at dette kunne være muligt, " sagde Smercina. "Det er den virkelige nysgerrighed ved dette fund - resultatet er noget, simuleringerne ikke forudsiger. Når du kan opdage noget, vi ikke rigtig troede, vi kunne finde, du kan give et bidrag til vores forståelse af, hvordan vores univers fungerer, det er virkelig givende."