Naukowcy donoszą o odkryciu Andromedy IX. Jest to karłowata sferoidalna galaktyka. Jej jasność absolutna wynosi około -8.3 magnitudo i jest to najniższa wartość jaką kiedykolwiek zarejestrowano dla galaktyki!

Tłumaczenie: Joanna Sławińska, Jarosław Klimentowski

Odkrycie było możliwe dzięki zaawansowanym technologiom i szczegółowym przeszukiwaniom nieba. Początkowo astronomowie odkrywali nowe galaktyki poprzez badanie fotograficznych płyt i poszukiwanie rozmazanych plam. Wszystkie z nowoodkrytych galaktyk zidentyfikowano dzięki obserwacjom ze Sloan Digital Sky Survey, który systematycznie obserwuje jedną czwartą nieba.

W tym jednak przypadku poszukiwano pojedynczych gwiazd, których obecności w galaktykach karłowatych spodziewają się astronomowie. Jeśli odkryją ich grupę w określonym miejscu na niebie to prowadzi się kolejne, dokładniejsze obserwacje tego regionu.

Andromeda IX jest, jak się okazuje, satelitą galaktyki M31 (Andromedy). Odkrycie tej galaktyki jest ważne gdyż pozwala szukać rozwiązania ‘problemu brakujących satelitów’.

Standardowe teorie dotyczące ciemnej materii i ewolucji galaktyk mówią, że małe galaktyki powinny z czasem się łączyć tworząc większe i do dziś powinno przetrwać wiele z tych pierwotnych elementów, które nie uległy połączeniu. Problem w tym, że teorie dobrze przewidują to co się dzieje w dużych skalach, lecz… przewidują obecność stu razy więcej galaktyk karłowatych niż obecnie się obserwuje – ta rozbieżność określana jest właśnie jako problem brakujących satelitów.

Astronomowie opracowują wiele teorii w celu wyjaśnienia tej rozbieżności. Jeśli np. w okresie formowania się galaktyki jakiś proces zahamowałby tworzenie się gwiazd, to w efekcie otrzymalibyśmy galaktykę praktycznie wyłącznie wypełnioną ciemną materią, przez co zupełnie niewidoczną i trudną w detekcji.

Obserwacyjne próby mające na celu określenie funkcji świecenia dla słabych galaktyk są utrudnione właśnie poprzez fakt, ze dla takich galaktyk oczekiwana jasność powierzchniowa jest bardzo niska. Z drugiej strony w Grupie Lokalnej jesteśmy w stanie rozróżniać w nich pojedyncze gwiazdy, co pozwala znajdować tego typu obiekty na podstawie zliczeń gęstości gwiazd. I właśnie od 2004 roku udało się astronomom odkryć dwie galaktyki – najsłabsze jakie kiedykolwiek widziano.

Są to galaktyka UMajor krążąca wokół Drogi Mlecznej oraz Andromeda IX, satelita galaktyki Andromedy, najbliższej nam z sąsiednich dużych galaktyk. Nasuwa to wniosek, że problem brakujących satelitów ma szansę być mniej złożony niż się początkowo wydawało.

Jeszcze kilka lat temu ludzie sądzili, że wszystkie galaktyki w Grupie Lokalnej (mała gromada sąsiednich galaktyk zawierająca Drogę Mleczną) zostały już znalezione” – mówi Zucker w “New Scientist”. Teraz wydaje się, że “prawdopodobnie nie mamy kompletnej próbki wszystkich galaktyk w pobliskim Kosmosie i nadal otwartym zostaje pytanie o to, ile więcej ich może być“. Pytaniem pozostaje to, czy And IX jest rzadkością, jedną z niewielu o tak niskiej mocy promieniowania? A może And IX jest tylko wierzchołkiem góry lodowej, reprezentantem ogromnej ilości galaktyk karłowatych o niskiej mocy promieniowania których nie dało się jeszcze zauważyć?

Odkrycie And IX wskazuje też na możliwości rejestrowania takich rozmazanych struktur w GL używając ich gwiezdnych składników. Jeśli And IX jest jedną z ogromnej populacji wyjątkowo słabych satelitów M31, to jest całkiem prawdopodobne, że dalsze analizy obserwacji dokonanych przy pomocy SDSS dostarczą więcej takich odkryć, dzięki czemu obserwowana funkcja świecenia galaktyk będzie w większej zgodności z przewidywaniami modelowymi.

Zucker mówi, że nowa galaktyka będąca satelitą galaktyki Andromedy jest jedynie w połowie tak jasna jak zakładany do tej pory dolny próg detekcji. Zucker, który obecnie przebywa na uniwersytecie w Cambridge, oczekuje, że więcej słabych galaktyk zostanie odkrytych w przyszłości, choć nie w ilości wystarczającej do rozwiązania problemu brakujących satelitów. Jednak dalsze obserwacje pomogą, według Zuckera, w określeniu granicy jak mała może być galaktyka.

Póki co jednak spis galaktyk w GL pozostaje niekompletny. Dopiero pięć lat temu odkryto cztery nowe, co powiększyło listę do 36. Wszystkie nowe galaktyki wydają się być karłowatymi sferoidalnymi galaktykami (dSph). Porównując wszystkie znane do tej pory dSph są najsłabsze, najmniej masywne, najbardziej rozproszone i najbardziej ubogie w gaz.

W poszukiwaniu odpowiedzi na powyżej postawione pytanie podjęto próby detekcji już przez kilka zespołów. Nowe galaktyki zostały zarejestrowane już przez kilka projektów i nie wykryto przy tym dodatkowych członków LG. To sugeruje że nielicznych nowych odkryć można oczekiwać na przykład w rejonach gdzie zachodzi duże przyćmienie poprzez wysoką zawartość pyłu. Możliwe jest jeszcze że istnieje populacja galaktyk karłowatych o słabszej jasności powierzchniowej niż do tej pory znane.

Naukowcy także podjęli kroki mające na celu próby lepszego poznania nowoodkrytej Andromedy IX. Obserwacje prowadzone dnia 22 września 2004 roku potwierdzają, że And IX jest galaktyką typu dSph w odległości podobnej do odległości M31. Korzystając z informacji na temat mocy promieniowania na gałęzi czerwonych olbrzymów, oszacowania odległości wynoszą 735 kiloparseków, 45 kiloparseków od M31.

Badacze Andromedy IX nie byli w stanie zaobserwować znacznej populacji gwiazd węglowych w And IX, ani obecności jasnego ciągu głównego, rozciągniętej gałęzi asymptotycznej olbrzymów (AGB) i to sugeruje, że nie ma tam żadnej istotnej populacji gwiazd w średnim wieku (1-10 miliardów lat). Wydaje się więc, że And IX to faktycznie stara, rzadka, bardzo uboga w metal galaktyka dSph.

And IX spełnia relacje pomiędzy mocą promieniowania i metalicznością oraz mocą promieniowania i jasnością powierzchniową (relacje określone dzięki innym galaktykom dSph w Grupie Lokalnej). Naukowcy więc wnioskują, że pomimo niskiej mocy promieniowania, And IX może być zwykłą galaktyką dSph w Grupie Lokalnej. Korzystając z tych informacji można szukać odpowiedzi na pytanie o przeszłość tejże galaktyki. Czy jej przodkiem była masywniejsza czy małomasywna galaktyka?

Odpowiedź jest ważna i teoria póki co nie udziela jednoznacznej odpowiedzi. Stare galaktyki karłowate takie jak And IX z ekstremalnie niska masą barionową są szczególnie interesujące przy rozważaniu teorii formacji galaktyk. Właściwości And IX, najmniej masywnej satelity M31, to kolejne bogate źródło informacji.

Kluczowym czynnikiem jest fakt, że And IX spełnia relacje wcześniej wymienione (moc promieniowania-metaliczność; moc promieniowania-jasność powierzchniowa). To wykluczałoby scenariusz w którym Andromeda IX powstała z galaktyki o znacznie większej masie. Dlaczego? Obserwacje pokazują, że masywniejsze dSph mają wyższe metaliczności, nawet wtedy gdy zawierają prawie całkowicie gwiazdy starsze niż 8-10 Gyr. Jeśli mniejsza galaktyka byłaby po prostu pozostałością po większym obiekcie, to powinna ją charakteryzować metaliczność odpowiednia do stanu w którym większość jej gwiazd została uformowana. Stąd, jeśli usunięcie pozostałej części pierwotnej galaktyki zaszło 3-4 miliardy lat po pierwotnej formacji, z rozwiniętej chemicznie galaktyki macierzystej, wtedy metaliczność pozostałości takich jak And IX powinna być wyższa niż oczekiwana z relacji metaliczność-dzisiejsza moc promieniowania.

Jednak jest szansa aby uratować ten scenariusz. Aby stworzyć małomasywną galaktykę taką jak And IX z bardziej masywnego obiektu wymagane jest aby zapasy barionowe zostały usunięte wcześnie, zanim galaktyka zdołałaby się sama wzbogacić chemicznie. W rezultacie, iloraz masy materii barionowej do materii ciemnej byłby znacznie poniżej wartości kosmologicznej. Dzisiejsze sąsiedztwo And IX i M31 sugeruje, że bliskość orbity mogła przyczynić się do wzmożonego ubytku gazu we wczesnej ewolucji. Niestety, modele rozrywania (pływy) wymagają 3-4 miliardów aby wyrzucić dużą ilość gwiezdnej materii i żaden z modeli nie pozwala osiągnąć tak niskiej masy jak masa And IX. Możliwe że dodatkową rolę przy pozbywaniu się gazu miało jakieś inne czynniki.

Oczywiście And IX może być po prostu galaktyką małomasywną z pochodzenia. W tym przypadku łatwy wypływ gazu (w szczególności blisko formującej się galaktyki) jest balansowany przez proces formowania się gwiazd. Krytycznym czynnikiem jest wtedy możliwość formowania się gwiazd w wyniku kolapsu w galaktykach małomasywnych o wystarczajaco wysokim przesunięciu ku czerwieni. Dodatkowo niskomasywne galaktyki są najbardziej prawdopodobnymi obiektami zdolnymi przeżyć na bliskiej orbicie.

Podsumowując, po pierwsze galaktyka Andromeda IX wydaje się być niskomasywną ale poza tym normalną galaktyką dSph, której scenariusz powstania nadal jest niejednoznacznie określony. Po drugie, zarejestrowanie jednej dodatkowej satelity dSph dla Andromedy nie rozwiąże problemu brakujących satelitów w halo galaktycznym. Na pocieszenie, obecność systemu o tak niskiej gęstości gwiazdowej w sąsiedztwie M31 zwiększa możliwość na to, że galaktyki mogą istnieć z bardzo niską masą gwiazdową, która mogłaby być przeoczona w dotychczasowych poszukiwaniach.

Jak widać, dużo pracy jeszcze przed astronomami. Odpowiedzi zarówno na pytania obserwacyjne (co tak naprawdę jeszcze nie odkryliśmy w pobliżu naszej Galaktyki i jej sąsiedztwie) jak i teoretyczne (jak powstają i ewoluują galaktyki) zapewne przyszłość będzie powoli nam przynosić.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu