infos.ro

Astronomii descoperă originile rarelor galaxii pitice singuratice | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

Prin definiție, galaxiile pitice sunt mici și slabe, doar o parte din stele se găsesc în Calea Lactee și în alte galaxii. Există, totuși, giganți printre pitici: galaxiile ultra-difuze, sau UDG, sunt sisteme pitice care conțin relativ puține stele, dar sunt împrăștiate în regiuni vaste. Deoarece sunt atât de difuze, aceste sisteme sunt greu de detectat, deși majoritatea au fost găsite în grupuri de galaxii mai mari și mai strălucitoare.

Acum, astronomii de la MIT, de la Universitatea din California la Riverside și din alte părți au folosit simulări detaliate pentru a detecta UDG-uri „stinse” – un tip rar de galaxie pitică care a încetat să genereze stele. Ei au identificat mai multe astfel de sisteme în simulările lor și au descoperit că galaxiile nu erau în grupuri, ci mai degrabă exilate în goluri – regiuni liniștite, aproape goale ale universului.

Această izolare contravine previziunilor astronomilor cu privire la modul în care ar trebui să se formeze UDG-urile stinse. Deci, echipa a folosit aceleași simulări pentru a derula înapoi evoluția sistemelor pitice și pentru a vedea exact cum au apărut.

Cercetătorii au descoperit că UDG-urile stinse s-au unit probabil în halouri de materie întunecată cu un moment unghiular neobișnuit de mare. Asemenea unei mașini de vată de zahăr, acest mediu extrem poate să fi răspândit galaxii pitice care au fost întinse în mod anormal.

Aceste UDG-uri au evoluat apoi în cadrul clusterelor de galaxii, ca majoritatea UDG-urilor. Dar interacțiunile din cadrul clusterului i-au aruncat probabil pe pitici în gol, dându-le traiectorii largi, asemănătoare bumerangului, cunoscute sub numele de orbite „backsplash”. În acest proces, gazul galaxiilor a fost îndepărtat, lăsând galaxiile „stinse” și incapabile să producă noi stele.

Simulările au arătat că astfel de UDG-uri ar trebui să fie mai comune decât ceea ce a fost observat. Cercetătorii spun că rezultatele lor, publicate astăzi în Astronomia naturiioferă un plan pentru astronomi pentru a căuta acești giganți pitici în golurile universului.

„Ne străduim întotdeauna să obținem un consens complet asupra galaxiilor pe care le avem în univers”, spune Mark Vogelsberger, profesor asociat de fizică la MIT. „Acest studiu adaugă o nouă populație de galaxii pe care simularea le prezice de fapt. Și acum trebuie să le căutăm în universul real.”

Vogelsberger a condus studiul împreună cu Laura Sales de la UC Riverside și José A. Benavides de la Institutul de Astronomie Teoretică și Experimentală din Argentina.

Roșu v albastru

Căutarea echipei de UDG-uri stinse a început cu un sondaj simplu pentru sateliții UDG – sisteme ultra-difuze care locuiesc în afara clusterelor de galaxii. Astronomii prevăd că UDG-urile din clustere ar trebui să fie stinse, deoarece ar fi înconjurate de alte galaxii care, în esență, ar elimina gazul deja difuz al UDG și ar opri producția de stele. UDG-urile stinse în clustere ar trebui apoi să fie formate în principal din stele vechi și să apară de culoare roșie.

Dacă UDG-urile există în afara clusterelor, în vid, se așteaptă ca ele să continue să producă stele, deoarece nu ar exista gaz concurent din alte galaxii care să le stingă. Prin urmare, se prevede că UDG-urile din vid vor fi bogate în stele noi și vor apărea albastre.

Când echipa a cercetat detecțiile anterioare ale sateliților UDG, în afara clusterelor, au descoperit că majoritatea erau albastre, așa cum se aștepta, dar câțiva erau roșii.

„Asta ne-a atras atenția”, spune Sales. „Și ne-am gândit: „Ce fac ei acolo? Cum s-au format? Nu a existat o explicație bună.”

Cub galactic

Pentru a găsi una, cercetătorii s-au uitat la TNG50, o simulare cosmologică detaliată a formării galaxiilor dezvoltată de Vogelsberger și alții de la MIT și din alte părți. Simularea rulează pe unele dintre cele mai puternice supercomputere din lume și este concepută pentru a evolua un volum mare al universului, de la condiții asemănătoare cu cele de la scurt timp după Big Bang până în zilele noastre.

Simularea se bazează pe principiile fundamentale ale fizicii și pe interacțiunile complexe dintre materie și gaz, iar rezultatele sale s-au dovedit în multe scenarii a fi de acord cu ceea ce astronomii au observat în universul actual. Prin urmare, TNG50 a fost folosit ca model precis pentru cum și unde multe tipuri de galaxii evoluează de-a lungul timpului.

În noul lor studiu, Vogelsberger, Sales și Benavides au folosit TNG50 pentru a vedea mai întâi dacă au putut identifica UDG-uri stinse în afara clusterelor de galaxii. Au început cu un cub al universului timpuriu care măsoară aproximativ 150 de milioane de ani lumină lățime și au condus simularea înainte, până în prezent. Apoi au căutat în simulare special UDG-uri în goluri și au descoperit că majoritatea celor pe care le-au detectat erau albastre, așa cum era de așteptat. Dar un număr surprinzător – aproximativ 25 la sută – erau roșii sau stinși.

S-au concentrat asupra acestor pitici roșii din satelit și au folosit aceeași simulare, de data aceasta ca un fel de mașină a timpului, pentru a vedea cum, când și unde au apărut aceste galaxii. Ei au descoperit că sistemele au fost inițial parte din clustere, dar au fost cumva aruncate în gol, pe o orbită mai eliptică, „backsplash”.

„Aceste orbite sunt aproape ca cele ale cometelor din sistemul nostru solar”, spune Sales. „Unii ies și orbitează înapoi, iar alții pot intra o dată și apoi niciodată. Pentru UDG-urile stinse, deoarece orbitele lor sunt atât de eliptice, nu au avut timp să se întoarcă, nici măcar de-a lungul întregii epoci a universului. Ei sunt încă acolo pe câmp.”

Simulările au arătat, de asemenea, că culoarea roșie a UDG-urilor stinse a apărut din ejectarea lor – un proces violent care a îndepărtat gazul de formare a stelelor din galaxii, lăsându-l stins și roșu. Rulând simulările mai înapoi în timp, echipa a observat că sistemele minuscule, ca toate galaxiile, își au originea în halourile de materie întunecată, unde gazul se unește în discuri galactice. Dar pentru UDG-urile stinse, halourile păreau să se rotească mai repede decât în ​​mod normal, generând galaxii întinse, ultra-difuze.

Acum, că cercetătorii au o mai bună înțelegere a locului și a modului în care au apărut UDG-urile stinse, ei speră că astronomii își pot folosi rezultatele pentru a regla telescoapele, pentru a identifica mai multe astfel de pitice roșii izolate – despre care simulările sugerează că ar trebui să pândească în număr mai mare decât ceea ce au avut astronomii. de departe detectat.

„Este destul de surprinzător că simulările pot produce cu adevărat toate aceste obiecte foarte mici”, spune Vogelsberger. „Previzăm că ar trebui să existe mai multe din acest tip de galaxie acolo. Acest lucru face ca munca noastră să fie destul de interesantă.”

Sursa articol

You might also like