Карликовая галактика. Карликовая галактика в созвездии скульптор - скромный сосед млечного пути

Которые занимают пограничное положение между карликовыми и нормальными галактиками, первые карликовые галактики были обнаружены Х. Шепли в конце 1930-х годов , при проведении обзора неба в окрестности Южного полюса мира для статистического исследования галактик на обсерватории Гарвардского университета в Южной Африке. Сначала Шепли обнаружил неизвестное ранее скопление звезд в созвездии Скульптор , содержащее около 10 тыс. звезд 18-19,5 m . Вскоре было обнаружено подобное скопление в созвездии Печь . После того, как для исследования этих скоплений задействовали 2,5 м телескоп обсерватории Маунт-Вилсон , в них удалось найти цефеиды и определить расстояния. Оказалось, что оба неизвестных скопления расположены вне пределов нашей галактики , то есть представляют собой новый тип галактик низкой поверхностной яркости.

Открытия карликовых галактик стали массовыми после того как в 1950-х годах был выполнен паломарский обзор неба с помощью 120-сантиметр камеры Шмидта на обсерватории Маунт-Паломар . Оказалось, что карликовые галактики - это самые распространённые галактики во Вселенной.

Образование карликовых галактик

Местные карлики

Морфология

Существует несколько основных типов карликовых галактик:

Карликовая эллиптическая галактика (dE ) - похожа на эллиптические галактики
- Карликовая сфероидальная галактика (dSph ) - подтип dE , отличающийся особенно низкой поверхностной яркостью
Карликовая неправильная галактика (dIr ) - подобна неправильным галактикам , имеет клочковатую структуру
Карликовая голубая компактная галактика (dBCG или BCD ) - имеет признаки активного звездообразования
Ультракомпактные карликовые галактики (UCD ) - класс очень компактных галактик, содержащих порядка 10 8 звёзд при характерном поперечном размере около 50 пк . Предположительно, эти галактики являются плотными остатками (ядрами) карликовых эллиптических галактик, пролетевших сквозь центральные части богатых скоплений галактик . Ультракомпактные галактики были обнаружены в скоплениях галактик в Деве, Печи, Волосах Вероники, Абель 1689 и др.
Карликовая спиральная галактика - аналог спиральных галактик , но, в отличие от нормальных галактик, встречается чрезвычайно редко

Галактики-хоббиты

Недавно придуманный термин Галактики-хоббиты было решено использовать для обозначения галактик, которые меньше и тусклее чем карликовые галактики.

Проблема нехватки карликовых галактик

Подробное исследование таких галактик и особенно относительных скоростей отдельных звезд в них, позволила астрономам предположить, что мощное ультрафиолетовое излучение гигантских молодых звезд в своё время "выдуло" из таких галактик большую часть газа (поэтому там мало звезд), но оставило тёмную материю, которая именно поэтому сейчас преобладает. Некоторые из подобных тусклых карликовых галактик с подавляющим преобладанием тёмной материи астрономы предлагают искать непрямыми наблюдениями: по "кильватерному следу" в межгалактическом газе, т.е. по притяжению струй газа к этой "невидимой" галактике.

Неполный список карликовых галактик

См. также

Напишите отзыв о статье "Карликовая галактика"

Примечания

Linda S. Sparke, John S. Gallagher III. Galaxies in the Universe: An Introduction. - 2-е изд. - Cambridge University Press, 2007. - P. 410. - 442 p. - ISBN 978-0-521-85593-8 .
Засов, А. В. Карликовые галактики (Новое в жизни, науке, технике). - М .: Знание , 1984. - 64 с. - (Космонавтика, астрономия).
Shapley, Harlow . Two Stellar Systems of a New Kind // Nature. - 1938. - Т. 142 . - С. 715-716 .
Астрономия: век XXI / Ред.-сост. В.Г. Сурдин . - 2-е изд. - Фрязино: Век 2, 2008. - С. 373. - ISBN 978-5-85099-181-4 .
arXiv :astro-ph/0307362 Galaxies and Overmerging: What Does it Take to Destroy a Satellite Galaxy? 21 июля 2003
arXiv :astro-ph/0406613 Ultra Compact Dwarf galaxies in Abell 1689: a photometric study with the ACS. 28 июня 2004
SPACE.com
Simon, J. D. and Geha, M. (Nov 2007). «The Kinematics of the Ultra-faint Milky Way Satellites: Solving the Missing Satellite Problem». The Astrophysical Journal 670 (1): 313–331. arXiv :0706.0516 . DOI :10.1086/521816 . Bibcode : .
27 сентября 2007.
17 января 2011.



Связанные гравитационно

Не связанные гравитационно

Связанные визуально



Виды

Структура

Активные ядра

Взаимодействие

Явления и процессы

Списки

Отрывок, характеризующий Карликовая галактика

Лошадей подали.
– Bonjour, messieurs, [Здесь: прощайте, господа.] – сказал Долохов.
Петя хотел сказать bonsoir [добрый вечер] и не мог договорить слова. Офицеры что то шепотом говорили между собою. Долохов долго садился на лошадь, которая не стояла; потом шагом поехал из ворот. Петя ехал подле него, желая и не смея оглянуться, чтоб увидать, бегут или не бегут за ними французы.
Выехав на дорогу, Долохов поехал не назад в поле, а вдоль по деревне. В одном месте он остановился, прислушиваясь.
– Слышишь? – сказал он.
Петя узнал звуки русских голосов, увидал у костров темные фигуры русских пленных. Спустившись вниз к мосту, Петя с Долоховым проехали часового, который, ни слова не сказав, мрачно ходил по мосту, и выехали в лощину, где дожидались казаки.
– Ну, теперь прощай. Скажи Денисову, что на заре, по первому выстрелу, – сказал Долохов и хотел ехать, но Петя схватился за него рукою.
– Нет! – вскрикнул он, – вы такой герой. Ах, как хорошо! Как отлично! Как я вас люблю.
– Хорошо, хорошо, – сказал Долохов, но Петя не отпускал его, и в темноте Долохов рассмотрел, что Петя нагибался к нему. Он хотел поцеловаться. Долохов поцеловал его, засмеялся и, повернув лошадь, скрылся в темноте.

Х
Вернувшись к караулке, Петя застал Денисова в сенях. Денисов в волнении, беспокойстве и досаде на себя, что отпустил Петю, ожидал его.
– Слава богу! – крикнул он. – Ну, слава богу! – повторял он, слушая восторженный рассказ Пети. – И чег"т тебя возьми, из за тебя не спал! – проговорил Денисов. – Ну, слава богу, тепег"ь ложись спать. Еще вздг"емнем до утг"а.
– Да… Нет, – сказал Петя. – Мне еще не хочется спать. Да я и себя знаю, ежели засну, так уж кончено. И потом я привык не спать перед сражением.
Петя посидел несколько времени в избе, радостно вспоминая подробности своей поездки и живо представляя себе то, что будет завтра. Потом, заметив, что Денисов заснул, он встал и пошел на двор.
На дворе еще было совсем темно. Дождик прошел, но капли еще падали с деревьев. Вблизи от караулки виднелись черные фигуры казачьих шалашей и связанных вместе лошадей. За избушкой чернелись две фуры, у которых стояли лошади, и в овраге краснелся догоравший огонь. Казаки и гусары не все спали: кое где слышались, вместе с звуком падающих капель и близкого звука жевания лошадей, негромкие, как бы шепчущиеся голоса.
Петя вышел из сеней, огляделся в темноте и подошел к фурам. Под фурами храпел кто то, и вокруг них стояли, жуя овес, оседланные лошади. В темноте Петя узнал свою лошадь, которую он называл Карабахом, хотя она была малороссийская лошадь, и подошел к ней.
– Ну, Карабах, завтра послужим, – сказал он, нюхая ее ноздри и целуя ее.
– Что, барин, не спите? – сказал казак, сидевший под фурой.
– Нет; а… Лихачев, кажется, тебя звать? Ведь я сейчас только приехал. Мы ездили к французам. – И Петя подробно рассказал казаку не только свою поездку, но и то, почему он ездил и почему он считает, что лучше рисковать своей жизнью, чем делать наобум Лазаря.
– Что же, соснули бы, – сказал казак.
– Нет, я привык, – отвечал Петя. – А что, у вас кремни в пистолетах не обились? Я привез с собою. Не нужно ли? Ты возьми.
Казак высунулся из под фуры, чтобы поближе рассмотреть Петю.
– Оттого, что я привык все делать аккуратно, – сказал Петя. – Иные так, кое как, не приготовятся, потом и жалеют. Я так не люблю.
– Это точно, – сказал казак.
– Да еще вот что, пожалуйста, голубчик, наточи мне саблю; затупи… (но Петя боялся солгать) она никогда отточена не была. Можно это сделать?
– Отчего ж, можно.
Лихачев встал, порылся в вьюках, и Петя скоро услыхал воинственный звук стали о брусок. Он влез на фуру и сел на край ее. Казак под фурой точил саблю.
– А что же, спят молодцы? – сказал Петя.
– Кто спит, а кто так вот.
– Ну, а мальчик что?
– Весенний то? Он там, в сенцах, завалился. Со страху спится. Уж рад то был.
Долго после этого Петя молчал, прислушиваясь к звукам. В темноте послышались шаги и показалась черная фигура.
– Что точишь? – спросил человек, подходя к фуре.
– А вот барину наточить саблю.
– Хорошее дело, – сказал человек, который показался Пете гусаром. – У вас, что ли, чашка осталась?
– А вон у колеса.
Гусар взял чашку.
– Небось скоро свет, – проговорил он, зевая, и прошел куда то.
Петя должен бы был знать, что он в лесу, в партии Денисова, в версте от дороги, что он сидит на фуре, отбитой у французов, около которой привязаны лошади, что под ним сидит казак Лихачев и натачивает ему саблю, что большое черное пятно направо – караулка, и красное яркое пятно внизу налево – догоравший костер, что человек, приходивший за чашкой, – гусар, который хотел пить; но он ничего не знал и не хотел знать этого. Он был в волшебном царстве, в котором ничего не было похожего на действительность. Большое черное пятно, может быть, точно была караулка, а может быть, была пещера, которая вела в самую глубь земли. Красное пятно, может быть, был огонь, а может быть – глаз огромного чудовища. Может быть, он точно сидит теперь на фуре, а очень может быть, что он сидит не на фуре, а на страшно высокой башне, с которой ежели упасть, то лететь бы до земли целый день, целый месяц – все лететь и никогда не долетишь. Может быть, что под фурой сидит просто казак Лихачев, а очень может быть, что это – самый добрый, храбрый, самый чудесный, самый превосходный человек на свете, которого никто не знает. Может быть, это точно проходил гусар за водой и пошел в лощину, а может быть, он только что исчез из виду и совсем исчез, и его не было.
Что бы ни увидал теперь Петя, ничто бы не удивило его. Он был в волшебном царстве, в котором все было возможно.
Он поглядел на небо. И небо было такое же волшебное, как и земля. На небе расчищало, и над вершинами дерев быстро бежали облака, как будто открывая звезды. Иногда казалось, что на небе расчищало и показывалось черное, чистое небо. Иногда казалось, что эти черные пятна были тучки. Иногда казалось, что небо высоко, высоко поднимается над головой; иногда небо спускалось совсем, так что рукой можно было достать его.
Петя стал закрывать глаза и покачиваться.
Капли капали. Шел тихий говор. Лошади заржали и подрались. Храпел кто то.
– Ожиг, жиг, ожиг, жиг… – свистела натачиваемая сабля. И вдруг Петя услыхал стройный хор музыки, игравшей какой то неизвестный, торжественно сладкий гимн. Петя был музыкален, так же как Наташа, и больше Николая, но он никогда не учился музыке, не думал о музыке, и потому мотивы, неожиданно приходившие ему в голову, были для него особенно новы и привлекательны. Музыка играла все слышнее и слышнее. Напев разрастался, переходил из одного инструмента в другой. Происходило то, что называется фугой, хотя Петя не имел ни малейшего понятия о том, что такое фуга. Каждый инструмент, то похожий на скрипку, то на трубы – но лучше и чище, чем скрипки и трубы, – каждый инструмент играл свое и, не доиграв еще мотива, сливался с другим, начинавшим почти то же, и с третьим, и с четвертым, и все они сливались в одно и опять разбегались, и опять сливались то в торжественно церковное, то в ярко блестящее и победное.
«Ах, да, ведь это я во сне, – качнувшись наперед, сказал себе Петя. – Это у меня в ушах. А может быть, это моя музыка. Ну, опять. Валяй моя музыка! Ну!..»
Он закрыл глаза. И с разных сторон, как будто издалека, затрепетали звуки, стали слаживаться, разбегаться, сливаться, и опять все соединилось в тот же сладкий и торжественный гимн. «Ах, это прелесть что такое! Сколько хочу и как хочу», – сказал себе Петя. Он попробовал руководить этим огромным хором инструментов.
«Ну, тише, тише, замирайте теперь. – И звуки слушались его. – Ну, теперь полнее, веселее. Еще, еще радостнее. – И из неизвестной глубины поднимались усиливающиеся, торжественные звуки. – Ну, голоса, приставайте!» – приказал Петя. И сначала издалека послышались голоса мужские, потом женские. Голоса росли, росли в равномерном торжественном усилии. Пете страшно и радостно было внимать их необычайной красоте.

Карликовые галактики могут быть очень маленькими, но они обладают феноменальной мощностью, которая способна рождать новые звезды. Новые наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл показали, что процесс звездообразования в карликовых галактиках играет большую роль в ранней вселенной, чем это принято считать сейчас.

И хотя галактики по всей вселенной до сих пор продолжают формировать новые звезды, большинство их было образовано между двумя и шестью миллиардами лет после Большого Взрыва. Изучение этой ранней эпохи истории вселенной является ключевым моментом, если мы хотим понять как появились первые звезды и как вырастал и развивались первые галактики.

На этом снимке показан участок неба с отмеченными карликовыми галактиками в которых наблюдаются вспышки звездообразования. Снимок получен в рамках программы GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) и демонстрирует только один кадр со всего обзора. Источник: NASA, ESA, the GOODS Team and M. Giavalisco (STScI/University of Massachusetts)

Новое исследование, выполненное с помощью Хаббла и его прибора Wide Field Camera 3 (WFC3) позволило астрономам сделать шаг вперед в понимании той эры, изучив различные виды карликовых галактик ранней вселенной и, в частности, выбрав из них только те, с явными процессами активного звездообразования. Подобные галактики принято называть галактиками со вспышками звездообразования. В таких объектах новые звезды формируются значительно быстрее обычного значения в других галактиках. Предыдущие изучения сосредотачивались в основном на анализе галактик со средней и высокой массой и не учитывали того огромного числа карликовых галактик, которые существовали в эту активную эпоху. Но вина здесь не столько на ученых, которые не хотели исследовать карликовые галактики. Скорее всего это связано с невозможностью увидеть эти маленькие объекты, поскольку они находятся от нас очень далеко. До недавнего времени астрономы могли наблюдать малые галактики на меньших расстояниях или большие галактики на больших расстояниях.

Однако сейчас, с использованием гризмы, астрономы смогли вглядеться в карликовые низкомассовые галактики в отдаленной вселенной и учесть вклад их вспышек звездообразования, аппроксимировав информацию на возможное число существовавших тогда малых галактик. Гризма – это объективная призма, комбинация призмы и дифракционной решётки, которая пропускает свет не смещая его спектр. Буква “Г” в названии от grating (решётка).

“Мы всегда предполагали, что карликовые галактики со вспышками звездообразования будут существенно влиять на процессы рождения новых звезд в молодой вселенной, но это – первый раз, когда мы в состоянии измерить тот эффект, которым они фактически обладают. И, по всей видимости, они играли существенную, если не ключевую роль”, – Хаким Атек из швейцарского Политехнического университета.
“Эти галактики формируют звезды так быстро, что они могли фактически удвоить всю свою звездную массу всего через 150 миллионов лет. Для сравнения, показатели звездной массы для обычных галактик удваиваются в среднем за 1-3 миллиарда лет”, – добавляет соавтор работы Жан-Поль Кнейб.

Снимок галактик в режиме гризмы на примере камеры Wide Field Camera 3, установленной на Хаббле и работающей в этом режиме спектроскопии. Протяженные радужные линии есть ни что иное как галактики, попавшие в объектив, но в режиме гризмы они представлены в виде радужного спектра. Благодаря этому ученые в состоянии оценивать химический состав космических объектов.

Международная группа астрономов, среди которых был Игорь Караченцев из Специальной астрофизической обсерватории РАН, изучила карликовую галактику KDG215 и обнаружила, что основная часть звезд в ней сформировалась за последний миллиард лет, в то время как в большинстве известных галактик пик звездообразования случился десяток миллиардов лет назад. KDG215 - одна из самых «молодых» по своему составу галактик, что указывает не необычность процессов ее эволюции. Соответствующая статья направлена на публикацию в Astrophysical Journal Letters , а пока что с текстом работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Детали того, как именно галактики начинают быстро и в больших количествах образовывать звезды, остаются не вполне ясными. Ситуация осложнена тем, что интенсивнее всего галактики «рожали» новые звезды 10 миллиардов лет назад, а сегодня этот процесс идет намного медленнее. Особенно сложная ситуация - для карликовых галактик, которые удалены от земных наблюдателей и зачастую довольно тусклы.

Астрономы изучили карликовую галактику KDG215 в 4,83 мегапарсека от нас (примерно 15,7 миллиона световых лет). Она, с одной стороны, сравнительно близка и потому удобна для наблюдения, а с другой - обладает рядом крайне необычных черт, которые позволяли ученым надеяться и на необычные результаты при ее исследовании. KDG215 крайне тусклая - это одна из самых тусклых галактик на таком удалении, а текущая скорость образования новых звезд в ней равна нулю.

Исследователи попытались проследить эволюцию звездообразования в этой галактике, обратившись к архиву снимков космического телескопа «Хаббл». Для этого они проанализировали спектры излучения галактики и выяснили, каков возраст основной популяции звезд в ней. Оказалось, что его средние значения экстремально низки: по расчетам, около миллиарда лет назад в галактике произошел резкий всплеск звездообразования. По самым консервативным оценкам, всего 1,25 миллиарда лет назад 30 процентов всех звезд в KDG215 еще не существовало, тогда как в остальных известных галактиках в это же время существовало уже не менее 90 процентов звезд. Более того, по менее консервативной оценке результатов расчетов, 1,25 миллиарда лет назад не существовало 66 процентов всех звезд галактики KDG215. Это делает ее экстремально молодой в плане среднего возраста ее звездного населения: хотя авторы и проводят параллели с парой других карликовых галактик, однако и там не менее половины всех звезд образовалось уже 4-7 миллиардов лет назад, а вовсе не в последний миллиард лет, как, возможно, обстоит дело в KDG215.

Исследователи взяли соседние с KDG215 галактики в кубе со стороной в шесть мегапарсеков (порядка 20 миллионов световых лет) и обнаружили, что не более нескольких миллиардов лет назад она могла пройти весьма близко к галактике Черный глаз (M64).

Это достаточно необычный объект, состоящий из двух слившихся галактик, причем периферия ее вращается в одну сторону, а газопылевой диск в центре галактики - в другую. Как отмечают исследователи, столкновение с газом из M64 могло привести к резкому повышению плотности облаков водорода в KDG215 и, соответственно, вспышке звездообразования. Дальнейшее изучение этого объекта способно прояснить детали процессов массового образования новых звезд в галактиках.

Большинство галактик, как и наш Млечный Путь, окружены десятками небольших спутников, которые обращаются по орбитам вокруг них. Эти спутники крайне тусклы - из них лишь самые яркие и близкие были замечены в окрестности нашей Галактики и ближайшего соседа, галактики Андромеда. Но эти карликовые галактики-спутники летают не хаотично: все они расположены примерно в одной плоскости, кажущейся нам прямой линией.

Компланарность кажется неожиданной. Компьютерные модели эволюции галактик показывали, что в каждом направлении небесной сферы должно располагаться примерно одинаковое число галактик-спутников. Долгое время считалось, что такое сферически симметричное распределение - естественное следствие существования темной материи, загадочной субстанции, которая взаимодействует с обычной материей лишь посредством гравитации. Астрономы полагают, что темная материя преобладает во Вселенной и играет ключевую роль в формировании галактик и расширении пространства.

Однако загадка компланарности карликовых галактик не давала покоя и привела некоторых астрономов, включая Крупу, к вопросу, существует ли темная материя вообще. ≪Гипотеза о темной материи показала свою несостоятельность, - заявил он, прерывая мой доклад, - поскольку сделанные на ее основе предсказания о том, что спутники должны быть распределены сферически симметрично вокруг Млечного Пути, находятся в прямом противоречии с тем, что мы наблюдаем≫.

Я представлял другой взгляд на проблему, который пытается объяснить странное расположение галактических спутников наличием космических структур темной материи, больших, чем наш Млечный Путь. Хотя небольшое число скептиков вроде Крупы остаются при своем мнении, недавние работы, включая мою, показывают, как гигантская паутина темной материи способна объяснить уникальное расположение галактик-спутников на небосводе.

Недостающая материя

Гипотеза о темной материи, лежащая в центре этой полемики, впервые была высказана для объяснения других загадочных свойств галактик. В 1930-е гг. великий астроном Фриц Цвикки захотел «взвесить» скопление Волосы Вероники, гигантскую группу почти из тысячи галактик. Начал он с измерения скоростей, с которыми движутся галактики в этом скоплении. К своему удивлению, он обнаружил огромные скорости - тысячи километров в секунду, - достаточно большие, чтобы скопление разорвалось на части. Почему же оно не разлетелось на куски? Цвикки предположил, что скопление заполнено неким невидимым веществом, которое удерживает галактики вместе силой своей гравитации. Эту недостающую субстанцию впоследствии назвали темной материей.

С тех пор как 80 лет назад Цвикки впервые высказал свое предположение, призрак темной материи возникает то тут то там по всей Вселенной, почти в каждой изученной галактике. В нашей собственной - Млечном Пути - астрономы выявили ее существование исходя из характера движения звезд на задворках галактики. Так же как и галактики в скоплении Волосы Вероники, эти звезды движутся слишком быстро, чтобы их могло удержать все видимое вещество. А дюжина карликовых галактик вблизи Млечного Пути, по-видимому, богаче темной материей.

Вездесущность темной материи укрепила уверенность в ее существовании. И действительно, большинство космологов полагают, что темная материя составляет примерно 84% всей материи, перевешивая нормальные атомы в отношении примерно пять к одному.

Такое обилие темной материи предполагает, что она, по-видимому, играет исключительную роль в эволюции Вселенной. Один из путей изучения этой эволюции- использование компьютерных моделей. Начиная с 1970-х гг. ученые в области вычислительной космологии предпринимали попытки моделировать историю Вселенной с помощью компьютерных программ. Методика проста: задайте воображаемый прямоугольный объем; поместите туда в узлах почти совершенной решетки воображаемые точечные частицы, которые в этой модели имитируют сгустки темной материи; рассчитайте гравитационное притяжение каждой частицы со стороны всех остальных и позвольте им двигаться в соответствии с действующим на них гравитационным полем: проследите этот процесс на интервале в 13 млрд лет.

С 1970-х гг. стратегии такого рода значительно развились и стали гораздо более сложными, но в основе своей этот метод используется по сей день. Сорок лет назад программа могла работать лишь с несколькими сотнями частиц. Современные методы компьютерного моделирования позволяют рассчитывать поведение миллиардов частиц в объеме, приближающемся к размеру наблюдаемой Вселенной.

Компьютерное моделирование Вселенной оказалось невероятно удобным способом исследовать отдельные галактики, но при этом оно породило и ряд непростых загадок. Например, компьютерные модели указывают, что темная материя, заполняющая гало вокруг Млечного Пути, стягивает газ и пыль в отдельные сгустки. Эти сгустки должны сжиматься под действием гравитации, образуя звезды и карликовые галактики. Вокруг Млечного Пути, окруженного темной материей, должны быть тысячи малых галактик. Однако, наблюдая ночное небо, мы видим их всего лишь несколько десятков. Неудача всех попыток их обнаружить стала очевидной в 1990-е гг., и с тех пор это называют «проблемой недостающих спутников».

За прошедшие годы астрономы придумали несколько возможных объяснений этой дилеммы. Первая и самая убедительная состоит в том, что не все спутники, появляющиеся в компьютерных моделях, строго соответствуют реально существующим галактикам-спутникам. Массы самых малых сгустков темной материи (и их гравитационное притяжение), возможно, недостаточны, чтобы захватить газ и сформировать звезды. Продолжая эту линию рассуждений, можно предположить, что наблюдаемые галактики-спутники-лишь видимая вершина темного айсберга: возможно, сотни, если не тысячи, темных галактик-спутников, не имеющих звезд, существуют вблизи. Просто мы их не видим.

Второе: даже если в небольших скоплениях темной материи сформировались звезды, возможно, они слишком тусклы, чтобы мы могли увидеть их в наши телескопы. Тогда по мере развития техники и роста чувствительности телескопов астрономы обнаружат новые галактики-спутники. Действительно, за прошедшие несколько лет число известных галактик-спутников, обращающихся вокруг Млечного Пути, удвоилось.

Кроме того, сам диск нашей галактики, вероятно, мешает нам заметить некоторые спутники. Этот диск, по сути, - плотное плоское скопище звезд, настолько яркое, что для невооруженного глаза выглядит полосой белой жидкости (отсюда и название «Млечный Путь»). Очень трудно обнаружить спутники, прячущиеся за диском, столь же трудно, как днем увидеть Луну, - тусклый свет галактики-спутника тонет в сиянии Млечного Пути.

Все эти аргументы вместе взятые решают проблему недостающих галактик-спутников и убеждают большинство астрофизиков. Они спасают идею темной материи, защищая ее от самых серьезных наблюдательных контраргументов. Однако странное пространственное расположение галактик-спутников по-прежнему ставит ученых в тупик.

Новая угроза карлика

В нескольких статьях, опубликованных в конце 1970-х - начале 1980-х гг.. Дональд Линден-Белл (Donald Lynclen-Bell). астрофизик Кембриджского университета, отметил, что многие из галактик-спутников, обращающихся вокруг Млечного Пути, по всей видимости, расположены водной плоскости. Как объяснить такую странную картину? В 2005 г. Крупа и его группа из Боннского университета убедили мир, что такое компланарное расположение не могло быть случайным. Они предположили, что спутники из темной материи были равномерно распределены вокруг Млечного Пути, как и предсказывало компьютерное моделирование, и что только один из сотни этих карликов был достаточно велик, чтобы в нем образовались звезды ион стал заметен в телескоп. С учетом этих абсолютно разумных допущений они задались вопросом: как часто мы можем ожидать, что обнаружим систему вроде Млечного Пути, вокруг которой светящиеся спутники оказались бы выстроенными в ряд? Ответ произвел взрыв в космологии: вероятность этого - менее одной миллионной.

«Если бы формированием галактик управляла темная материя, - возражает Крупа. - то галактики-спутники никогда бы не выстроились вдоль плоскости». Описывая в статье свои результаты. Крупа предложил собственное решение. «Единственный выход из положения, - писал он. - предположить, что спутники Млечного Пути сформировалась не в результате агрегации темной материи». Темной материи, утверждал он. не существует.

Будучи хорошим теоретиком. Крупа предложил альтернативу. Он полагает, что спутники- это осколки крупной галактики -прародительницы, которая когда-то в прошлом пролетела близ Млечного Пути. Так же как астероид, пролетая сквозь атмосферу Земли, раскалывается и оставляет за собой хвост из обломков, возможно, и спутники Млечного Пути возникли из вещества, отобранного у более крупного предка.

Когда мы вглядываемся во Вселенную, говорит Крупа, у некоторых сталкивающихся галактик мы видим длинные мосты звездного вещества, называемые приливными рукавами. Часто приливные рукава содержат небольшие галактики-спутники, которые образовались в результате сжатия захваченного вещества. При подходящих условиях сам процесс отрыва приводит к тому, что захваченное вещество собирается водной плоскости, подобно спутникам Млечного Пути.

Объяснение Крупы было элегантным, простым и самое главное, небесспорным. Оно быстро попало под шквал атак. Например, звезды в галактиках-спутниках Млечного Пути движутся слишком быстро в случае одной лишь обычной материи. Должно быть, вместе их удерживает темная материя, так же как она удерживает все части Млечного Пути. (Действительно, наблюдения указывают, что карликовые спутники Млечного Пути - это галактики с самым большим во Вселенной содержанием темной материи.) А приливный сценарий образования карликовых галактик предполагает, что в них нет темной материи, оставляя открытым вопрос, что не дает им разлететься на части.

Во-вторых, так же как при столкновении один автомобиль повреждает другой, столкновения между дисковыми галактиками разрушают диски. Почти всегда конечный результат столкновения галактик - бесформенный сгусток звезд. Млечный Путь имеет четко выраженную структуру и довольно тонкий диск. Мы не наблюдаем никаких признаков того, что в недавнем прошлом он пострадал в результате какого-либо столкновения или слияния.

Темная паутина

Альтернативное решение загадки необычного выравнивания карликовых галактик требует взглянуть дальше в глубины космоса. В работах по численному моделированию, которые начались в 1970-е гг., непросто изучается эволюция отдельных галактик, в них моделируются гигантские объемы Вселенной. Когда мы делаем это в самых больших масштабах, то видим, что галактики распределены не хаотически. Наоборот, они стремятся объединиться в строга определенную нитевидную структуру, называемую космической паутиной. Мы отчетливо различаем предсказанную структуру, когда рассматриваем карты распределения в пространстве реальных галактик.

Эта космическая паутина состоит из величественных слоев, заполненных миллионами галактик и протянувшихся на сотни миллионов световых лет. Эти слои соединены сигарообразными нитями. В промежутках между нитями лежат пустоты, в которых галактик нет. Большие галактики, такие как наша, обычно располагаются в тех точках паутины, где пересекаются множество нитей.

Будучи аспирантом Даремского университета в Англии, я строил компьютерные модели этих плотных областей. Однажды я принес распечатку последних результатов в кабинет моего научного руководителя Карлоса Френка (Carlos Frenk). Модель, над которой я работал, прослеживала формирование Млечного Пути и его окрестностей на протяжении 13 млрд лет истории Вселенной — Френк несколько секунд внимательно рассматривал компьютерный рисунок, а затем взмахнул листком и воскликнул: «Оставь все остальное! Галактики-спутники, которые ты изучаешь, все до одной лежат в той самой невероятной плоскости Крупы!» Наша модель не воспроизводила результаты сделанных ранее компьютерных моделей - равномерное распределение галактик-спутников в гало Млечного Пути. Вместо этого компьютер предсказывал формирование спутников водной плоскости- очень близко к тому, что наблюдают астрономы. Мы почувствовали, что с нашей модели начнется разгадка тайны того, как карликовые спутники смогли так странно расположиться в пространстве.

«Почему бы тебе не проследить эволюцию спутников обратно во времени, чтобы посмотреть, откуда они взялись?» - предложил Френк. У нас был конечный результат; теперь пришло время исследовать промежуточные этапы эволюции.

Когда мы изучали ход моделирования в обратном направлении, то увидели, что карликовые галактики не возникли в областях, непосредственно примыкавших к Млечному Пути. Как правило, они группировались немного дальше, внутри нитей космической паутины. Нити- это области более высокой плотности, чем космические пустоты. Вероятно, поэтому они притягивают находящиеся поблизости пыль и газ и собирают их в нарождающиеся галактики.

Карликовая галактика - небольшая , состоящая из нескольких миллиардов (что очень мало по сравнению, например, с нашей галактикой, насчитывающей около 200-400 миллиардов звёзд). К карликовым относят галактики со светимостью меньше 10 9 L ☉ (примерно в 100 раз меньше светимости ), что примерно соответствует −16 m абсолютной звёздной величине. Большое Магелланово Облако, включающее 30 млрд звёзд, иногда классифицируется как карликовая галактика, в то время как другие рассматривают её как полноценную галактику, движущуюся вокруг Млечного Пути.

Очень сильно разнятся карликовые галактики по поверхностной яркости. Если обычные галактики имеют среднюю поверхностную яркость примерно равную яркости ночного неба, то карликовые галактики отличаются друг от друга по своей поверхностной яркости более чем на 10 m .

Открытие карликовых галактик

Если не считать галактики-спутники Туманности Андромеды M 32 и NGC 205, которые занимают пограничное положение между карликовыми и нормальными галактиками, первые карликовые галактики были обнаружены Х. Шепли в конце 1930-х годов, при проведении обзора неба в окрестности Южного полюса мира для статистического исследования галактик на обсерватории Гарвардского университета в Южной Африке. Сначала Шепли обнаружил неизвестное ранее скопление звезд в созвездии Скульптор, содержащее около 10 тыс. звезд 18-19,5 m . Вскоре было обнаружено подобное скопление в созвездии Печь. После того, как для исследования этих скоплений задействовали 2,5 м телескоп обсерватории Маунт-Вилсон, в них удалось найти цефеиды и определить расстояния. Оказалось, что оба неизвестных скопления расположены вне пределов нашей галактики, то есть представляют собой новый тип галактик низкой поверхностной яркости.

Открытия карликовых галактик стали массовыми после того как в 1950-х годах был выполнен паломарский обзор неба с помощью 120-сантиметр камеры Шмидта на обсерватории Маунт-Паломар. Оказалось, что карликовые галактики - это самые распространённые галактики во .

Местные карлики

В Местной группе находится очень много карликовых галактик: это маленькие галактики, часто вращающиеся по орбите вокруг крупных галактик, таких как Млечный Путь, Андромеда и Галактика Треугольника. Обнаружено 14 карликовых галактик, вращающихся вокруг нашей Галактики. Не исключено, что шаровое скопление Омега Центавра - это ядро захваченной в прошлом карликовой галактики.

Морфология

Существует несколько основных типов карликовых галактик:

Карликовая эллиптическая галактика (dE ) - похожа на
- Карликовая сфероидальная галактика (dSph ) - подтип dE , отличающийся особенно низкой поверхностной яркостью
Карликовая неправильная галактика (dIr ) - подобна , имеет клочковатую структуру
Карликовая голубая компактная галактика (dBCG или BCD ) - имеет признаки активного звездообразования
Ультракомпактные карликовые галактики (UCD ) - класс очень компактных галактик, содержащих порядка 10 8 звёзд при характерном поперечном размере около 50 пк. Предположительно, эти галактики являются плотными остатками (ядрами) карликовых эллиптических галактик, пролетевших сквозь центральные части богатых . Ультракомпактные галактики были обнаружены в скоплениях галактик в Деве, Печи, Волосах Вероники, Абель 1689 и др.
Карликовая спиральная галактика - аналог , но, в отличие от нормальных галактик, встречается чрезвычайно редко

Галактики-хоббиты

Проблема нехватки карликовых галактик

Проблема дефицита карликовых галактик (также известная как “проблема исчезнувших карликовых галактик-спутников”). Суть её в том, что число карликовых галактик (по отношению к числу обычных галактик) на целый порядок меньше числа, которое должно быть согласно моделированию по иерархическому распределению структур и общей космологии.

Есть два возможных решения этой проблемы:

карликовые галактики разрушаются приливными силами более крупных галактик;
карликовые галактики просто не видны, так как их тёмная материя не в состоянии привлечь достаточное количество барионной материи, чтобы они стали видимыми.

Второе решение частично подтверждается недавним (2007 год) открытием обсерваторией Кека восьми ультра-тусклых карликовых галактик (галактик-хоббитов) – спутников Млечного пути. Шесть из них на 99.9% состоят из темной материи (соотношение “массы к свету” составляет около 1000).

Подробное исследование таких галактик и особенно относительных скоростей отдельных звезд в них, позволила астрономам предположить, что мощное ультрафиолетовое излучение гигантских молодых звезд в своё время “выдуло” из таких галактик большую часть (поэтому там мало звезд), но оставило тёмную материю, которая именно поэтому сейчас преобладает. Некоторые из подобных тусклых карликовых галактик с подавляющим преобладанием тёмной материи астрономы предлагают искать непрямыми наблюдениями: по “кильватерному следу” в межгалактическом газе, т.е. по притяжению струй газа к этой “невидимой” галактике.