A legsötétebb galaxisok kialakulása

648

A Tejútrendszerünkhöz hasonló, nagyobb galaxisok körül számos kisebb törpegalaxis kering. Néhány ezek közül, például a Tejútrendszer Draco és Ursa Minor törpegalaxisai, illetve az M31 Andromeda IX jelű kísérője, a szokásosnál is különösebbnek tűnnek. Ezek a rendszerek a törpe szferoidális galaxisok (dSph) csoportjába tartoznak – gázanyagban rendkívül szegények, emellett felületi fényességük is igen alacsony. Különlegessé az teszi őket, hogy a legnagyobb arányban tartalmaznak sötét anyagot a normális, világító anyaghoz képest. Esetükben a tömeg–fényesség-arány 100 feletti (napluminozitás per naptömeg egységben), míg a Lokális Csoporthoz tartozó többi dSph galaxis esetében a hasonló arányszám 10 és 30 közötti. A jelek szerint bennük a csillagkeletkezési folyamatok nagyon régen, közel 10 milliárd éve leálltak – míg a többi, hasonló rendszerben még további évmilliárdokig keletkeztek új csillagok. Központi rendszerüktől való távolságuk is megkülönbözteti őket a jellegzetes kísérőktől: a megszokott kb. 600-650 ezer fényév távolsággal szemben mindössze 150-300 ezer fényévre keringenek anyagalaxisuktól. A probléma, hogy a jelenlegi galaxiskeletkezési modellek egyike sem képes egyidejűleg magyarázatot adni a rendszerek összes megfigyelt különös tulajdonságára.

L. Mayer (ETH Zürich) és kutatócsoportja a Nature február 15-i számában számolt be egy új számítógépes szimuláció eredményeiről, melyek új fényt vetettek a rejtélyes objektumok keletkezésére. Ezek szerint a különleges rendszerek ősei is gázanyagot nagy mennyiségben tartalmazó törpegalaxisok voltak, amelyek azonban a többieknél sokkal korábban váltak a központi galaxis kísérőivé. A modell futtatása során a Tejútrendszerünkéhez igen hasonló méretű halo kialakulását modellezték. Az induláskor a kísérőgalaxis, amely tömegének 80%-a gázanyagként volt jelen, a központi rendszer körül igen elnyúlt pályán keringett mintegy 1,7 milliárd éves periódussal. A szimuláció 10 milliárd éves időtartama alatt a kísérő ötször haladt át pályájának a központi galaxishoz legközelebb eső pontján. Az eredmények szerint már a legelső áthaladás is drámai hatással volt rá: sötét halojának mintegy 60%-át veszítette el, ami mellett a galaktikus árapályhatások révén kialakuló instabilitások mintegy 100 millió év alatt eltávolították a gázanyagot. A második közelítés alkalmával a kísérő halojának sűrűsége közelítőleg a felére zuhant, ezzel párhuzamosan keringési sebessége is 30 km/s alá esett. A  belsejében fellépő átrendeződések miatt az eddig szorosabban kötött anyag is kidobódhatott, ennek megfelelően az első két közelítés után gyakorlatilag nem maradt gázanyag, míg a kezdeti, közelítőleg korong alakú csillageloszlás fokozatosan gömbszerűvé alakul át. 

Egy szimulált törpegalaxis fejlődése az idők folyamán. A modell indulásakor (t=0,0 milliárd év, jobbra fent) egy korong alakú objektumot látunk éléről nézve. t=3,0 milliárd évkor a csillagok eloszlása már torzul (középső kép), míg a gázanyag eloszlása már jelentős változásokon ment át (jobbra). t=10,0 milliárd évkor, vagyis napjainkban (jobb alsó kép), már egy teljesen diffúz, a törpe szferoidális galaxisokra jellemző csillageloszlás tapasztalható.

A számítások szerint tehát a kozmikus értelemben korán kísérőgalaxisokká vált rendszerekből a gázanyag eltűnik, a csillagkeletkezési folyamatok leállnak, míg a távolabbi kísérőkben még évmilliárdokig folytatódik a csillagok keletkezése. Ez magyarázza például azt is, miért fényesebb kb. tízszer a Fornax törpegalaxis a Draconál. Az előrejelzések szerint a fényes, nagyobb galaxisok mindegyike körül viszonylag csekély számú, sötét anyag által dominált kísérőnek kell lennie, amelyek igen gyorsan keringenek rendszerük központja körül. Ugyanakkor ezek a törpék igen halványak is, ami magyarázatot ad arra, hogyan kerülhették el egészen idáig a felfedezést. A modell által előrejelzett igen sötét kísérőgalaxisok megoldhatják a „hiányzó kísérőgalaxisok” rejtélyét – Tejútrendszerünk körül még három, hasonló tulajdonságú objektum felfedezése már összhangba hozná az elméleteket a megfigyelési adatokkal.

Forrás: Mayer L. és mtsai, Nature 2007. febr. 5. (astro-ph/0702495)

Hozzászólás

hozzászólás