Большинство галактик-компаньонов Млечного Пути совсем не компаньоны

Карликовая галактика - это совокупность от тысячи до нескольких миллиардов звезд. На протяжении десятилетий было широко распространено мнение, что карликовые галактики, окружающие Млечный Путь, являются его спутниками, то есть находятся на орбите вокруг галактики и были нашими постоянными спутниками на протяжении многих миллиардов лет. Теперь движения этих карликовых галактик были вычислены с беспрецедентной точностью благодаря данным из раннего третьего выпуска данных Gaia, и результаты удивительны.

Франсуа Хаммер с коллегами из Европы и Китая использовали данные Gaia для расчета движения 40 карликовых галактик вокруг Млечного Пути. Они сделали это, вычислив трехмерные скорости для каждой галактики, а затем используя их для вычисления орбитальной энергии галактики и углового (вращательного) момента.

Они обнаружили, что галактики движутся намного быстрее, чем гигантские звезды и звездные скопления, которые вращаются вокруг Млечного Пути. Настолько быстро, что они еще не могли выйти на орбиту вокруг Млечного Пути, где взаимодействие с галактикой и ее содержимым привело бы к истощению их орбитальной энергии и углового момента.

В прошлом наша галактика поглотила несколько карликовых галактик. Например, 8-10 миллиардов лет назад карликовая галактика Гайя-Энцелад была поглощена Млечным путем. Её звезды можно идентифицировать по данным Gaia из-за эксцентрических орбит и диапазона энергий, которыми они обладают.

Совсем недавно, 4–5 миллиардов лет назад, карликовая галактика Стрельца была захвачена Млечным путем и в настоящее время находится в процессе разрушения и ассимиляции. Энергия его звезд выше, чем у Гайи-Энцелада, что указывает на более короткое время, в течение которого они были подвержены влиянию Млечного Пути.

В случае карликовых галактик в новом исследовании, которые представляют большинство карликовых галактик вокруг Млечного Пути, их энергии еще выше. Это убедительно свидетельствует о том, что они прибыли к нам только в последние несколько миллиардов лет.

Это открытие отражает сделанное в отношении Большого Магелланова Облака (БМО), более крупной карликовой галактики, расположенной так близко к Млечному Пути, что ее можно увидеть как пятно света в ночном небе из южного полушария. БМО также считалась галактикой-спутником Млечного Пути до 2000-х годов, когда астрономы измерили ее скорость и обнаружили, что она движется слишком быстро, чтобы быть связанной гравитацией. БМО не спутник, а попутчик. Теперь известно, что это верно и для большинства карликовых галактик.

«Некоторые из них будут захвачены Млечным путем и станут его спутниками», - говорит Франсуа.

Но сложно точно сказать, какие именно, потому что это зависит от точной массы Млечного Пути, а астрономам трудно рассчитать эту величину с какой-либо реальной точностью. Оценки различаются в два раза.

Открытие энергий карликовых галактик заставляет переоценить природу самих карликовых галактик.

Когда карликовая галактика вращается по орбите, гравитационное притяжение Млечного Пути будет пытаться разорвать ее на части. В физике оно известно как приливная сила. «Млечный Путь - большая галактика, поэтому его приливная сила просто гигантская, и очень легко уничтожить карликовую галактику после одного или двух проходов», - говорит Франсуа.

Другими словами, стать спутником Млечного Пути - это смертный приговор для карликовых галактик. Единственное, что могло бы противостоять разрушительной хватке нашей галактики, - это если бы у карлика было значительное количество темной материи. Темная материя - это загадочная субстанция, которая, по мнению астрономов, существует во Вселенной, чтобы обеспечить дополнительную гравитацию для удержания отдельных галактик вместе.

Итак, в традиционном представлении о том, что карлики Млечного Пути были галактиками-спутниками, которые находились на орбите в течение многих миллиардов лет, предполагалось, что в них должна преобладать темная материя, чтобы уравновесить приливную силу Млечного Пути и сохранить их нетронутыми. Тот факт, что Гайя обнаружила, что большинство карликовых галактик впервые вращаются вокруг Млечного Пути, означает, что они вовсе не обязательно должны включать в себя какую-либо темную материю, и мы должны заново оценить, сбалансированы ли эти системы или, скорее, в процессе разрушения.

«Во многом благодаря Гайе теперь очевидно, что история Млечного Пути гораздо более легендарна, чем предполагали раньше астрономы. Исследуя эти заманчивые подсказки, мы надеемся в дальнейшем выявить увлекательные главы из прошлого нашей галактики», - говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia, ЕКА.