Карликові галактики, позбавлені зір, виявилися відсутньою ланкою у формуванні рідкісних надкомпактних карликових галактик
Астрономи за допомогою телескопа Gemini North («Близнюк-Північ»), що разом із Gemini South становлять Міжнародну обсерваторію «Близнюки» (Gemini Observatory), якою керує NOIRLab NSF, виявили зруйновані залишки понад 100 карликових галактик, коли вони перетворюються на надкомпактні карликові галактики. Це об’єкти з масами, набагато більшими, ніж зоряні скупчення, але багато менші за карликові галактики. Знахідки підтверджують, що багато надкомпактних карликових галактик, ймовірно, є викопними залишками звичайних карликових галактик, які були позбавлені своїх зовнішніх районів.
Надкомпактні карликові галактики (Ultra-compact dwarf galaxies, UCD) є одними з найщільніших груп зір у Всесвіті. Ці зоряні системи компактніші, ніж інші галактики з такою ж масою, але більші від зоряних скупчень — об’єктів, на які вони найбільше схожі. Досі такі загадкові об’єкти не вдавалося класифікувати. Недостатньою частиною головоломки була відсутність значної кількості перехідних або проміжних об’єктів для вивчення. Однак новий огляд галактик заповнює «прогалину» і показує, що багато з цих загадкових об’єктів, ймовірно, утворилися внаслідок руйнування карликових галактик.
Ідея про те, що UCD є залишками зруйнованих карликових галактик, виниклаа після того, як їх було відкрито понад два десятиліття тому. Однак попередні пошуки не виявили великої популяції галактик у перехідному стані, яку очікували знайти науковці. Тож міжнародна група астрономів виконала систематичний пошук цих проміжних об’єктів навколо скупчення Діви — угрупованні тисяч галактик, що лежать у напрямку сузір’я Діви. Застосувавши телескоп «Близнюк-Північ», встановлений поблизу вершини Мауна-Кеа на Гаваях, дослідники ідентифікували понад 100 галактик з відсутніми ланками, які показують кожен етап процесу трансформації.
«Наші результати дають найповнішу картину походження цього загадкового класу галактик, який відкрили майже 25 років тому», — сказав астроном NOIRLab Ерік Пенґ (Eric Peng), співавтор статті в журналі Nature, де описано ці результати. «Ми показали, що 106 малих галактик у скупченні Діви мають розміри між звичайними карликовими галактиками та UCD. Вони є тим континуумом, який заповнює «розрив у розмірах» між зоряними скупченнями та галактиками».
Морфологічна послідовність від карликової галактики до надкомпактної карликової галактики (Ultra-compact dwarf galaxy, UCD). Континуум галактик, зафіксованих на різних етапах процесу трансформації від карликової галактики до надкомпактної карликової галактики. Ці об’єкти розташовані поблизу надгігантської еліптичної галактики M87, домінантного члена сусіднього з нами скупчення галактик у напрямку сузір’я Діви. Авторські права на зображення: NOIRLab/NSF/AURA/NASA/R. Gendler/K. Wang/M. Zamani. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Наукова група зібрала вибірку, спочатку переглянувши зображення з Огляду скупчення Діви наступного покоління (Next Generation Virgo Cluster Survey), зроблені за допомогою Канадсько-французько-гавайського телескопа (Canada-France-Hawaiʻi Telescope). І хоча дослідники змогли ідентифікувати сотні кандидатів на прабатьків UCD, вони не змогли підтвердити їхню справжню природу. Перешкодою було те, що UCD, оточені оболонкою із зір, неможливо відрізнити від звичайних галактик, які містяться далі за межами скупчення Діви.
Щоб відрізнити потенційних прабатьків UCD від фонових галактик, наукова група виконала подальші спектроскопічні дослідження за допомогою телескопа «Близнюк-Північ». Це було потрібним для більш точного вимірювання відстаней до галактик. Такі спостереження дали змогу астрономам відкинути всі фонові галактики з вибірки, поки не залишилися тільки UCD із скупчення Діви.
Серед цього величезного огляду є багато карликових галактик, які містять надкомпактні центральні зоряні скупчення. Ці галактики — це ранні стадії процесу трансформації. Астрономи припускають, що після того, як сусідні масивні галактики позбавлять цих карликів їхніх зір і газу із зовнішніх районів, те, що залишиться, буде об’єктом, схожим на UCD пізньої стадії, які вже виявлено.
Дослідники також виявили багато об’єктів із дуже розширеною та дифузною зоряною оболонкою навколо них. Це вказує на те, що вони зараз перебувають у стадії переходу, бо вони втрачають зорі й темну матерію. У великій вибірці наукова група ідентифікувала об’єкти на кількох інших етапах еволюційного процесу, які, якщо їх розмістити в послідовності, показують переконливу історію морфології UCD. Крім того, майже всі кандидати виявлені поблизу масивних галактик, що свідчить — місцеве середовище відіграє важливу роль у їх формуванні.
Галактика NGC 3628 і приклад надкомпактної карликової галактики. NGC 3628, яку іноді називають галактика «Гамбурґер» або галактика «Сари» (Sarah's Galaxy), є спіральною галактикою без перемички, що лежить на відстані приблизно 35 мільйонів світлових років від нас у сузір’ї Лева. Ліворуч від NGC 3628 приблизно на 300 000 світлових років простягається «припливний хвіст» — подовжена ділянка із зір, яка виникла внаслідок гравітаційної взаємодії з іншою галактикою. У цьому припливному хвості міститься надкомпактна карликова галактика, відома як NGC 3628-UCD1. Це зображення отримано за допомогою Камери темної енергії (Dark Energy Camera) Міністерства енергетики США, встановленої на 4-метровому телескопі Віктора М. Бланко Національного наукового фонду в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі, яка діє за програмою NOIRLab NSF. NGC 3628 не була частиною огляду скупчення Діви. Авторські права на зображення: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Обробка зображень: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), M. Zamani (NSF’s NOIRLab), & D. de Martin (NSF’s NOIRLab). Фото з сайту https://noirlab.edu.
«Після того, як ми проаналізували спостережні дані від “Близнюк-Північ” та усунули все фонове забруднення, ми побачили, що ці перехідні галактики існували майже винятково поблизу найбільших галактик. Ми одразу зрозуміли, що зміна навколишнього середовища має бути важливою», — сказав Кайсян Ван (Kaixiang Wang), аспірант Пекінського університету та перший автор статті.
Крім ідентифікації середовища, в якому існують UCD, ці результати також дають цінне розуміння того, скільки є таких об’єктів та який вигляд має вся послідовність їхніх еволюційних змін. «Дуже приємно, що ми нарешті можемо побачити цю трансформацію в дії», — сказав Пенґ. «Це говорить нам, що багато з цих UCD є видимими викопними залишками стародавніх карликових галактик у скупченнях галактик. Наші результати свідчать про те, що, ймовірно, можна знайти ще багато залишків галактик малої маси», — додав він.
«Це дослідження показує, як великі огляди можуть покращити наше розуміння найбільших проблемних питань в астрономії, таких як еволюція галактик», — сказав Кріс Девіс (Chris Davis), директор програми Національного наукового фонду (National Science Foundation, NSF) для NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory — Національна науково-дослідницька лабораторія оптичної та інфрачервоної астрономії). «NOIRLab NSF є світовим лідером у підтримці астрономічних досліджень і, що важливо, надає спільноті та громадськості доступ до даних і дивовижних відкриттів».
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
