天文学家经常使用银河系作为研究星系如何形成和演化的标准。由于我们在它的内部,天文学家可以使用先进的望远镜对其进行详细研究。
通过在不同波长下检查它,天文学家和天体物理学家可以比遥远的星系更详细地了解它的恒星数量、气体动力学和其他特征。
然而,对银河系 101 个亲属进行检查的新研究表明,它与其他银河系亲属有何不同。
理解事物的一个有效方法是将它们与班上的其他人进行比较和对比,这是我们在学校学到的一种技巧。调查是比较和对比事物的有效工具,天文调查为这项工作贡献了大量的基础数据。
这斯隆数字巡天(SDSS),两微米全天巡天(2MASS),以及欧空局的盖亚任务都是突出的例子。
这银河系类似物周围的卫星(SAGA) 调查是另一项调查,其第三次数据发布包含三项新研究。
这些研究都是基于 101 个质量与银河系相似的星系,每项研究都从不同的方面来比较这些星系与我们的星系。
- 佐贺调查。三.对银河系周围 101 个卫星系统的普查——质量星系
- 佐贺调查。四.银河系周围101个卫星系统的恒星形成特性——质量星系
- 佐贺调查。 V. 使用更新的宇宙机器对银河系-质量星系周围的卫星系统进行建模
研究表明星系是在巨大的光环内形成的,一种不与光相互作用的难以捉摸的物质。宇宙物质的 85% 是神秘的暗物质,而只有 15% 是正常物质或重子物质,即构成行星、恒星和星系的类型。
虽然我们看不到这些巨大的光晕,但天文学家可以观察它们的影响。它们的引力正常地聚集在一起形成星系和恒星。
SAGA 旨在了解暗物质晕的工作原理。它检查质量与银河系相似的星系周围的低质量卫星星系。
这些卫星可以被捕获并被吸入较大星系的暗物质晕中。 SAGA 已发现数百个围绕 101 个银河系质量星系运行的卫星星系。
“银河系一直是一个令人难以置信的物理实验室,包括星系形成物理学和暗物质物理学,”人文与科学学院人文与科学教授兼物理学教授里萨·韦克斯勒(Risa Wechsler)说。韦克斯勒还是 SAGA Survey 的联合创始人。
“但银河系只是一个系统,可能并不具有其他星系形成的典型特征。这就是为什么找到相似的星系并进行比较至关重要。”
银河系与其他 101 个星系之间的比较揭示了一些显着的差异。
“我们的结果表明,我们不能将星系形成的模型仅限于银河系,”韦克斯勒说,他也是 SLAC 国家加速器实验室的粒子物理学和天体物理学教授。
“我们必须观察类似星系在整个宇宙中的完整分布。”
SAGA 调查的第三次数据发布包括在 101 兆瓦质量系统中发现的 378 颗卫星,第一篇论文重点关注这些卫星。
只有经过艰苦的搜寻才能发现它们。其中四个属于银河系,包括著名的大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。
“之前没有人尝试过这一点,这是有原因的,”韦克斯勒说。 “这是一个非常雄心勃勃的项目。我们必须使用巧妙的技术,从背景中的数千个物体中对这 378 个绕轨道运行的星系进行分类。这真是一个大海捞针的问题。”
SAGA 发现每个星系的卫星数量从 0 到 13 颗不等。根据第一篇论文,最大质量卫星的质量是卫星丰度的有力预测指标。
论文指出:“三分之一的 SAGA 系统包含 LMC 质量卫星,而且它们的卫星数量往往比 MW 还要多。”银河系在这方面是一个异常值,这也是它不典型的原因之一。
第二项研究的重点是卫星中的恒星形成。恒星形成率(SFR)是理解星系演化的一个重要指标。
研究表明,卫星星系中的恒星形成仍然活跃,但它们距离宿主越近,恒星形成率就越慢。有没有可能是靠近星系的暗物质晕的更大拉力正在抑制恒星的形成?
“我们的研究结果表明,低质量卫星和 100 kpc 以内的卫星在类似银河系的环境中会更有效地被淬灭,这些过程的作用足够缓慢,足以在所有恒星质量和投影半径下保留一批恒星形成卫星,”第二篇论文指出。
然而,在银河系的卫星中,只有麦哲伦星云仍在形成恒星,径向距离发挥了作用。
“现在我们有一个谜题,”韦克斯勒说。
“银河系中是什么导致这些小型、低质量的卫星的恒星形成被抑制?也许,与典型的宿主星系不同,银河系拥有一种独特的组合,由已经停止恒星形成的较旧卫星和较新、活跃的卫星组成—— LMC 和 SMC——最近才落入银河系的暗物质晕。”
这是我们的星系不典型的另一个原因。
卫星星系周围较小的暗物质晕又如何呢?他们扮演什么角色?
“对我来说,前沿正在弄清楚暗物质在比银河系更小的尺度上正在做什么,就像围绕这些小卫星的较小的暗物质晕一样,”韦克斯勒说。
第三篇论文将 SAGA 的第三次数据发布与计算机模拟进行了比较。作者开发了一种新模型,用于在小于或等于 10 的星系中进行淬灭9太阳质量。
他们的模型受到 101 个星系的 SAGA 数据的限制,然后研究人员将其与斯隆数字巡天的孤立场星系进行了比较。
该模型成功地再现了卫星的恒星质量函数、它们的平均恒星形成率以及卫星中的淬灭分数。它还在更孤立的卫星星系中维持了恒星形成率,并在更近的卫星中观察到增强的猝灭。
该模型需要更多的观测测试,作者指出光谱调查是合乎逻辑的下一步。
这些调查有望回答有关内部反馈在低质量卫星中的作用、它们的质量和气体吸积、暗物质对它们的影响以及卫星特有的气体过程的问题。
韦克斯勒说:“SAGA 通过对银河系以外系统中卫星星系的详细研究,为增进我们对宇宙的理解提供了一个基准。”
“虽然我们完成了绘制 101 个主星系中明亮卫星地图的最初目标,但还有很多工作要做。”