Międzynarodowy zespół kierowany przez badaczy z Tohoku University odkrył ekstremalnie słabą galaktykę karłowatą, będącą galaktyką satelitarną Drogi Mlecznej. Odkrycie stanowi element trwającego przeglądu Subaru Strategic Survey, do którego wykorzystywana jest kamera Hyper Suprime-Cam. Galaktyka satelitarna o nazwie Virgo I znajduje się w kierunku gwiazdozbioru Panny. Przy jasności absolutnej wynoszącej -0.8 magnitudo w zakresie optycznym może to być najsłabsza dotąd odkryta galaktyka satelitarna. Jej odkrycie wskazuje na obecność dużej liczby jeszcze nieodkrytych galaktyk karłowatych w halo Drogi Mlecznej i umożliwia nam wgląd w formowanie galaktyk poprzez hierarchiczne gromadzenie ciemnej materii.
Jak dotąd zidentyfikowano około 50 galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. Około 40 z nich to słabe i rozmyte galaktyki należące do kategorii tak zwanych „sferoidalnych galaktyk karłowatych”. Wiele z niedawno odkrytych galaktyk karłowatych, szczególnie tych odkrywanych w ramach systematycznych fotometrycznych przeglądów nieba, np. Sloan Digital Sky Survey (SDSS) oraz Dark Energy Survey (DES) to galaktyki bardzo słabe o jasności absolutnej w zakresie optycznym poniżej -8 magnitudo. To tak zwane „ultra-słabe galaktyki karłowate”. Niemniej jednak, do wcześniejszych poszukiwań wykorzystywano teleskopy o średnicy lustra od 2.5 do 4 metrów, przez co identyfikowano tylko satelity stosunkowo bliskie Słońcu lub te nieznacznie jaśniejsze. Obiekty bardziej odległe lub słabsze, wciąż znajdujące się w halo Drogi Mlecznej, nadal czekają na odkrycie.
Połączenie potężnej apertury 8.2-metrowego Teleskopu Subaru i rozległego pola widzenia kamery Hyper Suprime-Cam (HSC) to niesamowity atut w tych badaniach. Umożliwia ono prowadzenie skutecznych poszukiwań bardzo słabych galaktyk karłowatych na dużych obszarach nieba. Pierwszym krokiem w poszukiwaniu nowych galaktyk karłowatych jest identyfikacja zagęszczeń gwiazd na niebie w danych fotometrycznych. Kolejnym krokiem jest ocena tego, czy zagęszczenie nie jest przypadkowym nałożeniem niezwiązanych ze sobą gęstych pól gwiazd, a faktycznie jest układem gwiazd. Standardową metodą wykorzystywaną w tym kroku jest sprawdzenie charakterystycznego rozkładu gwiazd na diagramie kolor-jasność (porównywalnym z diagramem Hertzsprunga-Russella).
Odkrycie Virgo I
https://www.youtube.com/watch?v=TUo6qlwm3Pg
Daisuke Homma, doktorant na Tohoku University odkrył Virgo I pracując pod kierunkiem swojego promotora Masashi Chiba wraz z międzynarodowym zespołem badaczy. „Dokładnie zbadaliśmy wcześniejsze dane z Subaru Strategic Survey za pomocą HSC i odkryliśmy widoczne zagęszczenie gwiazd w Pannie o bardzo wysokim statystycznym znaczeniu, wykazujące charakterystyczny układ na diagramie kolor-jasność,” mówi Homma.
„Ku naszemu zaskoczeniu, to jest jedna z najsłabszych galaktyk satelitarnych – jej jasność w pasmie widzialnym wynosi zaledwie -0.8. To faktycznie jest galaktyka, ponieważ przestrzennie jej promień wynosi około 124 lat – znacznie więcej niż gromady kuliste o porównywalnej jasności.”
Najsłabszą galaktyką satelitarną do tej pory była Segue I odkryta w przeglądzie SDSS (-1.5 mag) oraz Cetus II z przeglądu DES (0.0 mag). Cetus II jednak wciąż oczekuje na potwierdzenie, bowiem wydaje się, że jest zbyt kompaktowa jak na galaktykę. Virgo I może zatem okazać się najsłabszą galaktyką satelitarną dotąd odkrytą. Znajduje się ona w odległości 280 000 lat świetlnych od Słońca. Virgo I pozostaje poza zasięgiem SDSS, który już wcześniej badał ten obszar nieba w gwiazdozbiorze Panny.
Według Chiba, lidera projektu poszukiwawczego, odkrycie może nieść za sobą poważne implikacje. „To odkrycie mówi nam o setkach słabych galaktyk karłowatych, które wciąż czekają na odkrycie w halo Drogi Mlecznej. Liczba tych galaktyk satelitarnych i ich właściwości mogą nam wiele powiedzieć o powstawaniu Drogi Mlecznej i o udziale w nim ciemnej materii.”
Uważa się, że galaktyki takie jak Droga mleczną powstają poprzez hierarchiczne gromadzenie ciemnej materii, powstawanie ciemnych halo i późniejsze opadanie na nie gazu, procesy gwiazdotwórcze wywoływane grawitacyjnie. Standardowe modele powstawania galaktyk w kontekście tzw. teorii zimnej ciemnej materii (CDM) przewidują obecność setek małych ciemnych halo krążących w ciemnym halo i porównywalną liczbę jasnych galaktyk. Mimo to jak dotąd udało się odkryć zaledwie kilkadziesiąt takich galaktyk. Być może po prostu jak dotąd dojrzeliśmy tylko część karłowatych galaktyk satelitarnych? Ta kwestia pozostaje otwarta.
