Карликовые галактики бросают вызов нашей модели рабочей Вселенной

«В начале 2013 года в сфере астрономии прогремело потрясающее открытие: половина карликовых галактик, окружающих галактику Андромеда, вращаются в огромной плоскости, — говорит Джерент Льюис из Школы физики Сиднейского университета. — Эта плоскость более миллиона световых лет в диаметре, но очень тонкая, с шириной всего 30 000 световых лет. Везде, где мы смотрели, мы видели это странное, согласованное и последовательное движение карликовых галактик. Напрашивается определенный вывод: такие круговые плоскости танцующих карликовых галактик универсальны, мы наблюдали их в 50% галактик».

«Это большая проблема, которая противоречит нашей стандартной космологической модели. Она бросает вызов нашему пониманию того, как работает вселенная, включая природу темной материи», — добавляет Льюис.

Астрономы наблюдали за галактикой Андромеда еще с тех времен, когда персидские астрономы впервые обнаружили ее более тысячи лет назад. Но только за последние десять лет ее удалось изучить в мельчайших деталях, отчасти благодаря исследованию Pan-Andromeda Archaeological Survey. Если коротко, PAndAS — большой проект, работа над которым велась между 2008 и 2011 годами с помощью Канадско-Франко-Гавайского телескопа, расположенного на Мауна-Кеа на острове Гавайи. Теперь ученые изучают данные, полученные в ходе этого проекта, и составляют панорамный вид нашего ближайшего большого соседа в космосе.

«Когда мы смотрели на карликовые галактики, окружающие Андромеду, мы ожидали, что увидим их беспорядочное движение, словно рассерженных пчел вокруг улья. Вместо этого мы обнаружили, что половина спутников Андромеды вращаются вместе в огромной плоскости более миллиона световых лет в диаметре, но толщиной всего 30 000 световых лет. Эти карликовые галактики сформировали кольцо вокруг Андромеды. Совершенно неожиданно. Вероятность того, что это произойдет, была практически нулевой».

Странность этого события завела ученых в тупик.

Большие галактики вроде Андромеды и нашего Млечного пути давно известны тем, что собирают на орбиту эскорт меньших галактик. Это небольшие галактики, которые в десять-сто тысяч раз меньше и тусклее, чем их яркие хозяева, идут по своему пути вокруг большой галактики независимо от любой другой карликовой галактики. В течение нескольких десятилетий астрономы использовали компьютерные модели, чтобы предсказать, как карликовые галактики должны обращаться вокруг крупных галактик, и всякий раз выходило, что карлики должны рассредоточиться в случайном порядке. И ни разу предсказания не свелись к той картине, которая наблюдается на примере Андромеды.

«Теперь, когда мы обнаружили, что большинство карликовых галактик вращаются на диске вокруг гигантской галактики Андромеда, похоже, есть что-то еще, что формирует это кольцо галактик, или начало эту эволюцию, вследствие которой галактики выстроились в определенную когерентную структуру, — говорит профессор Льюис. — Карликовые галактики — самый распространенный тип галактик во вселенной, поэтому понимание того, как и почему они формируют этот диск, должно пролить новый свет на образование галактик всех масс».

Ученые полагают, что ответ может скрываться в неизвестном на данный момент физическом процессе, который управляет течением газа во вселенной, но до сих пор нет никаких очевидных механизмов, которые собрали бы карликовые галактики в узкую плоскость.

Некоторые эксперты, однако, делают более радикальные предположения, включая изгибы и закручивания законов гравитации и движения.

«Отказ от привычных законов физики не нравится никому, — говорит Льюис, — но если наши наблюдения природы укажут нам в этом направлении, мы должны быть готовы. В этом и заключается наука».

Открытие того, что многие малые галактики по всей Вселенной не образуют «рой» вокруг крупных галактик, подобно пчелам, а «танцуют» на стройно дискообразной орбите, бросает вызов нашему пониманию того, как формируется и развивается Вселенная. Именно поэтому работа ученых была опубликована на днях в журнале Nature.

Вселенная состоит из миллиардов галактик. Некоторые, например, Млечный Путь, огромны и содержат сотни миллиардов звезд. Большинство галактик, однако, карликовые, содержащие всего несколько миллиардов звезд.

На протяжении десятилетий астрономы использовали компьютерные модели для прогнозирования того, как эти карликовые галактики должны обращаться вокруг крупных галактик. И всегда приходили к выводу, что те должны рассредоточиваться.

«Наши открытия, связанные с Андромедой, расходятся с ожиданиями, и мы чувствуем необходимость проверить эти факты на других галактиках во Вселенной», — говорит профессор Льюис.

Используя Sloan Digital Sky Survet, важнейший набор цветных изображений и трехмерных карт, покрывающих более трети неба, исследовали занялись изучением тысяч ближайших галактик. Дальнейшие выводы могут быть критически важными для науки.