Невидимая галактика сжала Млечный Путь в "гармошку"

Окраины нашей Галактики приобрели необычную волнистую структуру благодаря тому, что в недавнем прошлом через нее пролетела Antlia 2, невидимая "темная галактика". К такому выводу пришли астрономы, опубликовавшие результаты своих наблюдений в Astrophysical Journal Letters.

"Если эта галактика ведет себя так, как мы предсказываем, то можно легко вычислить ее орбиту и понять, как близко она подходила к диску Млечного Пути. Это позволит вычислить не только массу темной материи, но и то, как она распределена по этому объекту. Это превращает Antlia 2 в уникальную лабораторию по изучению свойств этой загадочной субстанции", — заявила Суканья Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti) из Технологического института Рочестера (США).

Долгое время ученые считали, что вся Вселенная состоит из трех типов галактик – древних эллиптических скоплений звезд, похожих на гигантский шар, их "плоских" блинообразных спиральных кузин и объектов неправильной формы. К числу вторых принадлежит и наша Галактика.

Четыре года назад коллеги астрономы начали сомневаться в этом, изучая так называемое Кольцо Единорога – необычно плотную ленту из звезд рядом с окраинами Млечного Пути. Ее структура указала на то, что Галактика может быть похожа на гармошку или распущенный веер, заплетенный в спираль.

Недавно у них появилась возможность проверить эту теорию благодаря открытию нескольких сотен ранее неизвестных переменных звезд на невидимой для нас "обратной" стороне Галактики. Используя снимки с телескопа WISE, астрономы вычислили точное расстояние и положение почти полутора тысяч подобных светил и использовали их для составления трехмерной карты рукавов Млечного Пути.

Оказалось, что она похожа не на плоский блин или даже на букву S, как на то указывают карты распределения водорода по окраинам Галактики, а на причудливую структуру, чьи края заплетены в необычную смятую и сжатую спираль. Это заставило ученых искать новые объяснения тому, как ее окраины приобрели подобную форму.

Чакрабарти и ее коллеги нашли ответ на этот вопрос, изучая свойства так называемых "темных" галактик, обитающих в ближайших окрестностях Млечного Пути. Так астрономы называют его спутники, почти полностью состоящие из темной материи и имеющие минимальное число звезд. Они периодически сталкиваются со своим "большим братом", лишаются большей части массы и формируют структуры, похожие на Кольцо Единорога.

Их внимание привлекла одна из самых "невидимых" и небольших галактик такого типа, Antlia 2, открытая европейским орбитальным телескопом GAIA в конце прошлого года в созвездии Насоса. Она удалена от нас на 420 тысяч световых лет, обладает крайне миниатюрными размерами – около 7-8 тысяч световых лет – и рекордно низкой "плотностью населения".

Это выражается в том, что звезд в ней примерно в сто раз меньше, чем в так называемых "сверхтемных" галактиках, состоящих из темной материи на 99,99%. По этой причине она оставалась невидимой для жителей Земли на протяжении многих веков, несмотря на ее близость к Млечному Пути.

Открытие этого объекта привлекло внимание Чакрабарти и ее команды, предсказавших наличие подобной невидимой галактики в этом уголке космоса еще в 2009 году. Ученые начали вести наблюдения за Antlia 2 в надежде выяснить, как возник этот сгусток темной и видимой материи, и что происходило с ним в прошлом.

Для этого ученые вычислили текущую скорость движения галактики и другие ее свойства по данным с GAIA. Затем они использовали эти замеры для просчета разных сценариев ее движения в прошлом при помощи компьютерной модели Млечного Пути и его ближайших соседей.

Эти симуляции неожиданно показали, что Antlia 2, а не карликовая галактика DEG в созвездии Стрельца, как считали раньше многие теоретики, была причиной появления "складок" на окраинах Млечного Пути.

В пользу этого говорит сразу несколько вещей, в том числе то, что приливные силы, вырабатываемые первым объектом, были слишком слабы для того, чтобы достаточно сильно "смять" окраины Галактики. Другие потенциальные "виновники", в том числе Большое и Малое Магеллановы облака, расположены слишком далеко от Млечного Пути, чтобы влиять на его устройство.

Эту теорию, как отмечают Чакрабарти и ее коллеги, можно будет проверить в ближайшие годы, когда научная команда телескопа GAIA опубликует новые данные наблюдений. Они позволят ученым точнее вычислить скорость и направление движения Antlia 2 и понять, действительно ли она была одним из "скульпторов" Млечного Пути.