Астрономы выяснили, что Млечный Путь может быть нетипичной галактикой

Астрономы долгое время рассматривали Млечный Путь как своего рода космический эталон, полагая, что если некое явление характерно для нашей галактики, то, возможно, оно универсально. Однако новое исследование нашей ближайшей крупной галактической соседки, M31, известной как галактика Андромеды, показывает, что это предположение может вводить в заблуждение, особенно когда речь идет о процессах, в которых этот космический гигант уничтожает меньшие соседние галактики.

Работа, опубликованная в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и доступная на сервере препринтов arXiv, сосредоточена на карликовых галактиках — небольших, тусклых системах, которые обращаются вокруг крупных галактик, таких как Млечный Путь и Андромеда. Эти карлики являются ключевыми испытательными полигонами для понимания того, как растут галактики, как формируются звезды и почему этот процесс прекращается. Многие из карликовых галактик вокруг Млечного Пути «потухли»: они когда-то формировали звезды, но теперь практически мертвы, поскольку потеряли или израсходовали свой газ.

В течение лет популярной была теория, согласно которой крупные галактики, подобные нашей, останавливают процессы звездообразования в карликах, отбирая их газ, нагревая его или перекрывая его поставки, когда те попадают в гравитационный колодец большой галактики. Однако новое исследование демонстрирует, что, по крайней мере, в окрестностях Андромеды, эта история является лишь частью общей картины. Команда изучила 39 карликовых галактик, обращающихся вокруг Андромеды, и задалась двумя основными вопросами: когда каждый карлик попал в сферу влияния Андромеды и когда он прекратил формировать звезды. Поскольку невозможно наблюдать миллиарды лет движения, команда использовала данные о карликовых галактиках от миссии Gaia Европейского космического агентства и крупные космологические компьютерные симуляции, отслеживающие рост тысяч галактик на протяжении возраста Вселенной.

Для каждой изучаемой карликовой галактики астрономы искали в компьютерных симуляциях множество виртуальных «двойников» — объектов со схожими положением, скоростью и массой. Эти смоделированные аналоги обладают полными архивными данными о своих орбитах, что позволило ученым оценить, когда реальные карликовые галактики, вероятно, впервые начали падение в сторону Андромеды и когда совершили свой первый тесный пролет рядом с ней. Затем эти рассчитанные временные рамки сравнили с уже существующими реконструкциями периода прекращения звездообразования в каждой из галактик, которые были выполнены на основе детального анализа их звездных популяций.

Результаты показали прямую зависимость между судьбой галактики и её размером. Более массивные карликовые галактики, как правило, сохраняли активное звездообразование на протяжении долгого времени и прекращали его лишь после продолжительного нахождения вблизи Андромеды. Это свидетельствует о том, что именно среда галактики-хозяйки стала для них губительной — такие процессы, как рам-давление (динамическое давление, выдувающее газ при движении галактики через горячую межгалактическую среду) или приливные силы, возникающие при тесных сближениях. Однако менее массивные и более тусклые карликовые галактики демонстрируют совершенно иную картину. Для большинства из них процесс звездообразования прекратился задолго до того, как они вошли в гало Андромеды. Это означает, что причину их "гибели" нельзя связывать с влиянием Андромеды — их уничтожил какой-то иной механизм.

Авторы объясняют, что многие из этих крошечных галактик, вероятно, были «предварительно обработаны» в небольших группах или в плотных филаментах вещества, где они потеряли свой газ и прекратили активность еще до того, как были захвачены большой галактикой. Для самых слабых из них время прекращения звездообразования настолько раннее, что ключевую роль в его остановке могло сыграть излучение молодой Вселенной, известное как космическая реионизация.

Проведенное исследование подчеркивает, что воздействие крупной галактики — не единственный и даже не основной механизм прекращения звездообразования в малых галактиках. Эволюционный путь карликовой галактики в течение ее жизни во Вселенной — будь то пребывание в компактных группах, взаимодействие с плотными газовыми облаками или повышенная уязвимость к интенсивному излучению в ранней Вселенной — может играть не менее важную роль, чем ее окончательное поглощение массивным соседом. Более того, работа наглядно демонстрирует, что Млечный Путь нельзя считать универсальным эталоном. Спутники нашей Галактики отличаются аномально древним возрастом и прекратили формировать звезды на очень раннем этапе, обычно вскоре после попадания в ее гравитационное поле. В то же время в окрестностях Андромеды наблюдается значительно большее разнообразие: часть карликовых галактик прекратила звездообразование еще до попадания в ее гало, часть — в период первого тесного сближения, а некоторые продолжают формировать звезды и в настоящий момент. Это позволяет предположить, что система спутников Андромеды в большей степени отражает типичную картину во Вселенной, чем наша собственная. Следовательно, для подлинного понимания космических процессов необходимо изучать не только «галактическое кладбище» Млечного Пути, но и аналогичные системы наших соседей.