Главная Астрономия Исследование Галактики Центавр А: пора пересматривать теорию - исследование

Галактика Центавр А и валидность космологических теорий

Космологическое моделирование подразумевает десятки вариантов истории Вселенной. И это без учета темной энергии (так называемой лямбда), слабо взаимодействующей холодной темной материи, аккреции газа на первобытные галактики, звездообразования, квазаров и сверхновых.

Галактика Андромеда. Вид с Земли

Традиционное («стандартное» в нашем случае) моделирование воспроизводит большинство особенностей реальной Вселенной. Оно предсказывает, что десятки небольших карликовых галактик-спутников должны вращаться вокруг средних галактик по случайным траекториям, - тому свидетельствуют Млечный Путь и Андромеда.

Однако новые исследования показывают, что большинство галактик-спутников кружатся вокруг своих галактик-хозяев в одной плоскости по единому направлению. Как планеты вокруг звезды.

Обширная полярная структура

По словам Марселя Павловски, научный сотрудник Институте астрофизики в Лейпциге, утверждает, что небольшие системы звезд должны быть разбросаны вокруг своих опорных галактик и двигаться во всех направлениях, беспорядочно. Тем не менее, массивная эллиптическая галактика Центавр А является третьим, после Млечного Пути и Андромеды, задокументированным примером "обширной полярной структуры", где карлики-спутники вращаются вокруг центральной галактической массы.

Галактика Центавр А

Таким образом возникает феномен "предпочтительно ориентированного выравнивания".

"Либо в симуляциях не хватает какого-то важного ингредиента, либо базовая модель неверна. Это исследование можно рассматриваться как поиск альтернативных моделей".

Валидность космологических моделей и симуляций под вопросом

"Значение этого открытия заключается в том, что оно ставит под сомнение достоверность некоторых космологических моделей и симуляций", - говорит Павловски.

Международная команда астрономов определила, что галактика Центавр А, расположенная на расстоянии 13 миллионов световых лет от Земли, сопровождается рядом карликовых галактик-спутников, вращающихся вокруг главного тела в узком диске.

В статье, опубликованной в журнале Science в 2018 году, исследователи отметили, что это первый случай наблюдения такого галактического расположения за пределами Местной группы, где находится Млечный Путь.

Сложность изучения движения карликовых спутников вокруг своих хозяев варьируется в зависимости от целевой группы галактик. Для Млечного Пути это относительно просто.

"Вы получаете правильные движения, - иронизирует Павловски. - Вы делаете снимок сейчас, ждете три года или больше, а затем делаете другой снимок, чтобы посмотреть, как двигались звезды; таким образом вычисляется тангенциальная скорость".

11 спутников Млечного Пути

Используя эту методику, ученые получили результаты измерений для 11 галактик-спутников Млечного Пути, восемь из которых вращаются в тесном диске, перпендикулярном плоскости спиральной галактики. Вероятно, в системе есть и другие спутники, которые не видны с Земли, поскольку их закрывает пыльный диск материнской звездной системы.

Млечный Путь и его спутники

В свою очередь, Андромеда также позволяет увидеть распределение части спутников вокруг разрастающейся спирали галактики. Более раннее исследование обнаружило 27 карликовых галактик, 15 из которых ютятся в узкой плоскости.

Андромеда имеет еще одно преимущество, по словам Павловски, - вращающийся диск. Что очень заметно при наблюдениях с Земли.

Спутники Центавра - "спящие в архивах"

Центавр А находится гораздо дальше, а его спутники-компаньоны для наших телескопов слишком тусклые, что затрудняет точное измерение расстояний и скоростей. Но "в архивах" есть данные о 16 спутниках Центавра А.

Галактика Центавр А и ее спутники

"Мы могли бы провести ту же игру, что и с Андромедой, где мы измеряем скорости прямой видимости, - поясняет астроном. Половина из них имеет красное смещение, что означает, что они удаляются от нас, а другая половина имеет синее смещение, что говорит о том, что они приближаются".

Исследователи смогли продемонстрировать, что 14 из 16 галактик-спутников Центавра А следуют общей схеме движения и вращаются вдоль плоскости вокруг главной галактики, что противоречит общепринятым космологическим моделям и симуляциям, согласно которым только около 0,5% галактик-спутников должны демонстрировать приверженность галактике-метрополии.

Что-то неожиданное

Оригинальное исследование было основано на архивных данных и содержало выборку всего из 16 галактик-спутников Центавра А. Впрочем, этого было достаточно, чтобы выявить несоответствия. Тем более, в этой системе явно присутствую иные, пока что невидимые спутники. А новые данные подтверждают сильную кинематическую корреляцию.

Таким образом, наблюдения противоречат космологическим ожиданиям, хотя новые измерения в принципе могли бы показать обратное. Но... не показали. Астрономы сокрушаются: «происходит что-то неожиданное», при этом не желая признавать невалидность космологической теории.

"С 2018 года также был достигнут прогресс в теоретической части, поэтому мы задались вопросом, может ли это помочь решить проблему", - заявляет Павловски.

"В нашем новом исследовании мы сравниваем с современным симулятором IllustrisTNG, в котором реализован ряд улучшений по сравнению с предыдущими симуляторами.

Тем не менее, мы снова подтверждается аналогичную напряженность: системы с такой экстремальной степенью корреляции, как наблюдаемая для Центавра А, остаются редкими в смоделированных вселенных. Только одна из нескольких сотен должна демонстрировать аналоговые структуры.

Кроме того, нет существенной разницы между симуляциями, которые моделируют сложности барионной физики, и теми, которые просто фокусируются на распределении темной материи. Проблема, связанная с плоскостями галактик-спутников, является довольно фундаментальной, так как небольшие изменения в деталях моделирования недостаточны для ее решения.

Интересно, что в последнее время астрономы уже находили подобные структуры, например, вокруг NGC 253 и NGC 2750, а также в более широком статистическом исследовании 100 спутниковых систем. Но не придали им особого значения.