Zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi małe galaktyki powinny posiadać jeszcze mniejsze galaktyki satelitarne. Jednak astronomowie odkryli zaskakująco dużą liczbę takich miniaturowych towarzyszy wokół jednej z galaktyk karłowatych, co zmusza nas do ponownego przemyślenia sposobów i hierarchii formowania się struktur we Wszechświecie.
W standardowym modelu zimnej ciemnej materii (lambda-cold dark matter model – LCDM) hierarchia Wszechświata „buduje się” od dołu do góry. Oznacza to, że małe skupiska materii łączą się, tworząc większe struktury – zatem mniejsze galaktyki karłowate stają się budulcem dla dużych galaktyk o masie Drogi Mlecznej, a te z kolei gromadzą się w gromady galaktyk. Logicznym następstwem tego procesu jest obserwacja, że niemal każda galaktyka na pewnym etapie ewolucji powinna posiadać własną świtę mniejszych satelitów.
O ile jednak otoczenie Drogi Mlecznej czy Galaktyki Andromedy jest dość dobrze zbadane, o tyle poszukiwanie tych galaktycznych satelitów wokół dalekich galaktyk karłowatych – obiektów, które już same są niewielkie w skali kosmicznej – jest bardzo trudne. Najnowsze badania, opisane na łamach „AAS Nova”, dotyczą galaktyki NGC 4449. Jest to galaktyka karłowata położona około 12 milionów lat świetlnych od Ziemi, znana z intensywnych procesów gwiazdotwórczych, których obecność sugeruje, że niedawno mogła wejść w interakcję z innym obiektem bądź obiektami. Zespół astronomów pod kierownictwem naukowców z Uniwersytetu Princeton postanowił sprawdzić, jak wygląda jej bezpośrednie otoczenie. Celem było poszukiwanie towarzyszących jej ultra-słabych galaktyk karłowatych (ultra-diffuse galaxies – UFD) Ku zaskoczeniu badaczy, wokół NGC 4449 odkryto aż sześć kandydatek na galaktyki satelitarne. Choć liczba ta może wydawać się mała, dla obiektu o masie NGC 4449 jest ona wręcz uderzająco wysoka.
Dlaczego stanowi to wyzwanie dla nauki? Problem polega na skali. Według symulacji komputerowych galaktyka o masie NGC 4449 powinna mieć znacznie mniej tak jasnych galaktycznych satelitów. Znalezienie sześciu obiektów w tak małym wycinku przestrzeni sugeruje jedno z dwóch rozwiązań: albo sama NGC 4449 jest statystycznym wyjątkiem – anomalią, która przez przypadek zgromadziła wokół siebie wyjątkowo liczną „rodzinę”, albo modele są niepełne. Innymi słowy, to zastosowane symulacje mogą niedoszacowywać liczebność małych galaktyk, które są w stanie przetrwać, a nawet tworzyć gwiazdy w mniejszych otoczkach halo ciemnej materii.
Odkrycie to jest istotne, ponieważ galaktyki karłowate są swoistymi laboratoriami do badania ciemnej materii. Jeśli wokół małych galaktyk faktycznie znajduje się więcej satelitów, niż przewidywaliśmy, oznacza to, że procesy hamujące powstawanie gwiazd w najmniejszych strukturach (takie jak rejonizacja we wczesnym Wszechświecie) mogą działać inaczej, niż dotąd sądziliśmy. Astronomowie planują teraz dalsze obserwacje NGC 4449 za pomocą większych teleskopów, aby potwierdzić, czy odkryte obiekty są rzeczywiście grawitacyjnie związane z galaktyką centralną. Jeśli tak, podręczniki dotyczące powstawania galaktyk mogą wymagać korekty, a tzw. problem brakujących satelitów, z którym astronomia mierzy się od lat, może zyskać zupełnie nowe znaczenie.
Czytaj więcej:
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Sky & Telescope
Na ilustracji:
Duży Obłok Magellana jest jedną z ponad 60 galaktyk satelitarnych, które znajdują się w halo ciemnej materii Drogi Mlecznej. (NOIRLab / NSF / AURA / P. Horálek (Instytut Fizyki w Opawie); CC BY 4)
