天文學家經常使用銀河係作為研究星系如何形成和演化的標準。由於我們在它的內部,天文學家可以使用先進的望遠鏡對其進行詳細研究。
透過在不同波長下檢查它,天文學家和天文物理學家可以比遙遠的星系更詳細地了解它的恆星數量、氣體動力學和其他特徵。
然而,對銀河系 101 個親屬進行檢查的新研究表明,它與其他銀河系親屬有何不同。
理解事物的一個有效方法是將它們與班上的其他人進行比較和對比,這是我們在學校學到的一種技巧。調查是比較和對比事物的有效工具,天文調查為這項工作貢獻了大量的基礎數據。
這斯隆數位巡天(SDSS),兩微米全天巡天(2MASS),以及歐空局的蓋亞任務都是突出的例子。
這銀河系類似物周圍的衛星(SAGA) 調查是另一項調查,其第三次資料發布包含三項新研究。
這些研究都是基於 101 個質量與銀河系相似的星系,每項研究都從不同的方面來比較這些星系與我們的星系。
- 佐賀調查。三.銀河系周圍 101 個衛星系統的普查—質量星系
- 佐賀調查。四.銀河系周圍101個衛星系統的恆星形成特性-質量星系
- 佐賀調查。 V. 使用更新的宇宙機器對銀河系-質量星系周圍的衛星系統進行建模
研究顯示星係是在巨大的光環內形成的,一種不與光相互作用的難以捉摸的物質。宇宙物質的 85% 是神秘的暗物質,而只有 15% 是正常物質或重子物質,即構成行星、恆星和星系的類型。
雖然我們看不到這些巨大的光暈,但天文學家可以觀察它們的影響。它們的引力正常地聚集在一起形成星系和恆星。
SAGA 旨在了解暗物質暈的工作原理。它檢查質量與銀河系相似的星系周圍的低質量衛星星系。
這些衛星可以被捕獲並被吸入較大星系的暗物質暈中。 SAGA 已發現數百個圍繞 101 個銀河系質量星系運行的衛星星系。
「銀河系一直是一個令人難以置信的物理實驗室,包括星系形成物理學和暗物質物理學,」人文與科學學院人文與科學教授兼物理學教授裡薩·韋克斯勒(Risa Wechsler)說。韋克斯勒也是 SAGA Survey 的共同創辦人。
「但銀河系只是一個系統,可能並不具有其他星系形成的典型特徵。這就是為什麼找到相似的星係並進行比較至關重要。”
銀河系與其他 101 個星系之間的比較揭示了一些顯著的差異。
「我們的結果表明,我們不能將星系形成的模型僅限於銀河系,」韋克斯勒說,他也是 SLAC 國家加速器實驗室的粒子物理學和天文物理學教授。
“我們必須觀察類似星系在整個宇宙中的完整分佈。”
SAGA 調查的第三次數據發布包括在 101 兆瓦質量系統中發現的 378 顆衛星,第一篇論文重點關注這些衛星。
只有經過艱苦的搜尋才能發現它們。其中四個屬於銀河系,包括著名的大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲。
「之前沒有人嘗試過這一點,這是有原因的,」韋克斯勒說。 “這是一個非常雄心勃勃的項目。我們必須使用巧妙的技術,從背景中的數千個物體中對這 378 個繞軌道運行的星系進行分類。這真是一個大海撈針的問題。”
SAGA 發現每個星系的衛星數量從 0 到 13 顆不等。
論文指出:“三分之一的 SAGA 系統包含 LMC 質量衛星,而且它們的衛星數量往往比 MW 還要多。”銀河系在這方面是個異常值,這也是它不典型的原因之一。
第二項研究的重點是衛星中的恆星形成。恆星形成率(SFR)是理解星系演化的一個重要指標。
研究表明,衛星星系中的恆星形成仍然活躍,但它們距離宿主越近,恆星形成率就越慢。有沒有可能是靠近星系的暗物質暈的更大拉力正在抑制恆星的形成?
「我們的研究結果表明,低質量衛星和100 kpc 以內的衛星在類似銀河系的環境中會更有效地被淬滅,這些過程的作用足夠緩慢,足以在所有恆星質量和投影半徑下保留一批恆星形成衛星,」第二篇論文指出。
然而,在銀河系的衛星中,只有麥哲倫星雲仍在形成恆星,徑向距離發揮了作用。
「現在我們有一個謎題,」韋克斯勒說。
「銀河系中是什麼導致這些小型、低質量的衛星的恆星形成被抑制?也許,與典型的宿主星係不同,銀河系擁有一種獨特的組合,由已經停止恆星形成的較舊衛星和較新、活躍的衛星組成—— LMC 和 SMC——最近才落入銀河系的暗物質暈。
這是我們的星係不典型的另一個原因。
衛星星系周圍較小的暗物質暈又如何呢?他們扮演什麼角色?
「對我來說,前沿正在弄清楚暗物質在比銀河系更小的尺度上正在做什麼,就像圍繞這些小衛星的較小的暗物質暈一樣,」韋克斯勒說。
第三篇論文將 SAGA 的第三次數據發布與電腦模擬進行了比較。作者開發了一種新模型,用於在小於或等於 10 的星系中進行淬滅9太陽質量。
他們的模型受到 101 個星系的 SAGA 數據的限制,然後研究人員將其與斯隆數位巡天的孤立場星系進行了比較。
該模型成功地再現了衛星的恆星質量函數、它們的平均恆星形成率以及衛星中的淬滅分數。它還在更孤立的衛星星系中維持了恆星形成率,並在更近的衛星中觀察到增強的猝滅。
該模型需要更多的觀測測試,作者指出光譜調查是合乎邏輯的下一步。
這些調查有望回答有關內部反饋在低質量衛星中的作用、它們的質量和氣體吸積、暗物質對它們的影響以及衛星特有的氣體過程的問題。
韋克斯勒說:“SAGA 通過對銀河係以外系統中衛星星系的詳細研究,為增進我們對宇宙的理解提供了一個基準。”
“雖然我們完成了繪製 101 個主星系中明亮衛星地圖的最初目標,但還有很多工作要做。”