Η Γαία αποκαλύπτει: οι περισσότεροι συνοδοί γαλαξίες του Γαλαξία μας είναι νεοφερμένοι στη διαστημική μας «γωνιά»

Τα δεδομένα από την αποστολή Γαία της ESA φαίνεται ότι ξαναγράφουν την ιστορία του Γαλαξία μας. Σύμφωνα με αυτά, ότι παραδοσιακά θεωρείτο ότι ήταν δορυφόροι γαλαξίες, τώρα αποκαλύπτεται ότι είναι κυρίως νεοφερμένοι στο γαλαξιακό μας περιβάλλον. Για δεκαετίες πιστεύονταν ευρύτατα ότι οι νάνοι γαλαξίες που περιβάλλουν τον Γαλαξία μας είναι δορυφόροι, πράγμα που σημαίνει ότι εγκλωβίστηκαν σε τροχιά γύρω από τον Γαλαξία μας και είναι σταθεροί συνοδοί του για πάρα πολλά δισεκατομμύρια χρόνια. Ας θυμηθούμε ότι ένας νάνος γαλαξίας είναι μια συλλογή μεγάλου αριθμού, μεταξύ πολλών χιλιάδων και ορισμένων εκατομμυρίων, άστρων. Τώρα, οι κινήσεις αυτών των νάνων γαλαξιών υπολογίστηκαν με πρωτοφανή ακρίβεια χάρις στα δεδομένα από την αποστολή Γαία και τα ευρήματα είναι εκπληκτικά.

Τα δεδομένα της αποστολής «Γαία» χρησιμοποιήθηκαν, από τον François Hammer, του Πανεπιστημίου Επιστημών και Γραμμάτων του Παρισιού και τους συνεργάτες του από όλη την Ευρώπη και την Κίνα, για να υπολογιστούν οι κινήσεις των 40 νάνων γαλαξιών γύρω από τον Γαλαξία μας. Το έκαναν αυτό υπολογίζοντας ένα σύνολο ποσοτήτων γνωστών ως τρισδιάστατες ταχύτητες για κάθε γαλαξία και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τες για να υπολογίσουν την τροχιακή ενέργεια και την στροφορμή του κάθε γαλαξία.

Αυτό που βρήκαν είναι ότι αυτοί οι γαλαξίες κινούνται πολύ ταχύτερα από ότι τα γιγάντια άστρα και τα αστρικά σμήνη που είναι γνωστό ότι περιφέρονται γύρω από τον Γαλαξία μας. Τόσο γρήγορα όμως, που δεν θα μπορούσαν να είναι σε τροχιά γύρω από τον Γαλαξία μας, κατά την οποία οι αλληλεπιδράσεις με τον Γαλαξία μας και τα περιεχόμενά του θα είχαν ρουφήσει την τροχιακή ενέργειά τους και την στροφορμή τους. Ο Γαλαξίας μας έχει κανιβαλίσει έναν αριθμό νάνων γαλαξιών στο παρελθόν. Για παράδειγμα, πριν από 8 με 10 δισεκατομμύρια χρόνια, ένας νάνος γαλαξίας που επονομάζονταν Γαία-Εγκέλαδος απορροφήθηκε από τον Γαλαξία μας. Τα άστρα του μπορούν να αναγνωριστούν στα δεδομένα της Γαίας λόγω των έκκεντρων τροχιών τους και του εύρους των ενεργειών που έχουν.

Πιο πρόσφατα, πριν από 4 με 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο νάνος γαλαξίας Τοξότης συνελήφθη από τον Γαλαξία μας και είναι τώρα σε διαδικασία διάλυσης και αφομοίωσης των μερών του. Η ενέργεια των άστρων του είναι μεγαλύτερη από αυτή του γαλαξία Γαία-Εγκέλαδος, πράγμα που υποδεικνύει το συντομότερο χρονικό διάστημα που υπόκειτο στην επίδραση του Γαλαξία μας. Στην περίπτωση των νάνων γαλαξιών στην νέα μελέτη, η οποία περιλαμβάνει τη πλειονότητα των νάνων γαλαξιών γύρω από τον Γαλαξία μας, οι ενέργειές τους είναι ακόμη μεγαλύτερες. Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι έχουν φθάσει στην γειτονιά μας μόλις τα τελευταία λίγα δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι υπολογισμοί παραμέτρων όμως η ενέργεια, η στροφορμή ή η ταχύτητα των γαλαξιών παρέχει σημαντικές πληροφορίες για την πορεία τους. Ως παράδειγμα θα μπορούσε να αναφερθεί ο μεγαλύτερος νάνος γαλαξίας που βρίσκεται κοντά στον δικό μας και ονομάζεται Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου (Large Magellanic Cloud, LMC): Ενώ μέχρι τη δεκαετία του 2000 θεωρείτο ότι είναι ένας δορυφόρος γαλαξίας του Γαλαξία μας, όταν οι επιστήμονες μέτρησαν την ταχύτητά του LMC βρήκαν ότι κινείται πολύ γρήγορα για να εγκλωβιστεί βαρυτικά και έτσι αντί να είναι ένας συνοδός γαλαξίας φαίνεται ότι επισκέπτεται τη γειτονιά μας για πρώτη φορά. Τώρα πλέον είναι γνωστό ότι το ίδιο ισχύει επίσης και για τους περισσότερους από τους νάνους γαλαξίες.

Είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστεί αν ένας νάνος γαλαξίας που εισέρχεται στη γειτονιά του Γαλαξία μας θα εγκλωβιστεί στο βαρυτικό του πεδίο ή θα τον προσπεράσει. Εξαρτάται από την ακριβή τιμή της μάζας του δικού μας γαλαξία και ο υπολογισμός αυτής είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστεί από τους αστρονόμους. Από την άλλη μεριά, η ανακάλυψη των ενεργειών των νάνων γαλαξιών είναι σημαντική επειδή αναγκάζει του επιστήμονες να επανεκτιμήσουν τη φύση των ίδιων των νάνων γαλαξιών.

Καθώς ένας νάνος γαλαξίας μπαίνει σε τροχιά, η βαρυτική έλξη θα δράσει για να τον διαλύσει. Ο Γαλαξίας μας είναι πολύ μεγάλος και έτσι η έλξη αυτή – γνωστή και ως παλιρροϊκή δύναμη – είναι πολύ εύκολο να καταστρέψει έναν νάνο γαλαξία μετά από ένα ή δύο περάσματα. Με άλλα λόγια, το να καταστεί ένας νάνος γαλαξίας συνοδός του Γαλαξία μας είναι κάτι σαν θανατική ποινή. Το μόνο πράγμα που θα μπορούσε να εμποδίσει την καταστροφική επίδραση του Γαλαξία μας σε έναν νάνο γαλαξία, είναι η σημαντική ποσότητα σκοτεινής ύλης που πιθανώς να έχει ο γαλαξίας αυτός. Η σκοτεινή ύλη είναι η μυστηριώδης αυτή ουσία θεωρείται από τους αστρονόμους ότι παρέχει την επιπλέον βαρύτητα για να κρατιούνται μαζί οι μεμονωμένοι γαλαξίες.

Έτσι, η παραδοσιακή άποψη ότι οι νάνοι ήταν δορυφόροι γαλαξίες του Γαλαξία μας, που είναι σε τροχιά για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια, υποθέτει ότι θα πρέπει να κυριαρχούνται από σκοτεινή ύλη για να εξισορροπούνται οι ισχυρές παλιρροϊκές δυνάμεις του δικού μας γαλαξία και να κρατιούνται ακέραιοι. Το γεγονός ότι η αποστολή Γαία αποκάλυψε ότι οι περισσότεροι από τους νάνους γαλαξίες που «κυκλώνουν» για πρώτη φορά τον Γαλαξία μας σημαίνει ότι απαιτείται απαραίτητα να μην περιέχουν καθόλου σκοτεινή ύλη και πρέπει να επαναξιολογήσουμε αν αυτά τα συστήματα είναι σε ισορροπία ή μάλλον σε διαδικασία καταστροφής.

«Σε μεγάλο βαθμό χάρις στο πρόγραμμα Γαία, είναι πλέον προφανές ότι η ιστορία του Γαλαξία μας έχει πολύ περισσότερη πλοκή από αυτή που είχαν προηγουμένως καταλάβει οι αστρονόμοι. Ερευνώντας αυτά τα ενδιαφέροντα στοιχεία, ελπίζουμε να εκμαιεύσουμε περαιτέρω τα συναρπαστικά κεφάλαια του παρελθόντος του γαλαξία μας», αναφέρει ο Timo Prusti, επιστήμονας του προγράμματος Γαία.

Πηγή: ESA

Περισσότερα στη δημοσίευση: Gaia EDR3 Proper Motions of Milky Way Dwarfs. II Velocities, Total Energy, and Angular Momentum. The Astrophysical Journal.