Ist unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, ein besonderer Ort? Ein Forscherteam hat sich vor mehr als einem Jahrzehnt auf die Suche nach dieser Frage gemacht. Die 2013 gestartete Satellites Around Galactic Analogs (SAGA)-Umfrage untersucht Galaxiensysteme wie die Milchstraße. Nun hat die SAGA-Umfrage drei neue Forschungsartikel über die arXiv Preprint-Server, der uns neue Einblicke in die Einzigartigkeit unserer eigenen Milchstraße bietet, nachdem die Zählung von 101 Satellitensystemen, die denen der Milchstraße ähnlich sind, abgeschlossen ist.
Diese „Satelliten“ sind sowohl in ihrer Masse als auch in ihrer Größe kleinere Galaxien, die eine größere Galaxie umkreisen, die normalerweise als Wirtsgalaxie bezeichnet wird. Genau wie kleinere Satelliten, die die Erde umkreisen, werden diese Satellitengalaxien von der Gravitationskraft der massiven Wirtsgalaxie und der sie umgebenden dunklen Materie eingefangen.
Die Milchstraße ist die Heimatgalaxie mehrerer Satellitengalaxien, von denen die beiden größten die Große und Kleine Magellansche Wolke (LMC und SMC) sind. Während LMC und SMC von der südlichen Hemisphäre aus mit bloßem Auge sichtbar sind, gibt es viele andere, schwächere Satellitengalaxien, die die Milchstraße umkreisen und nur mit einem großen Teleskop beobachtet werden können.
Das Ziel der SAGA-Umfrage ist die Charakterisierung von Satellitensystemen um andere Galaxien, die ähnliche Sternmassen wie die Milchstraße haben. Yao-Yuan Mao, Fakultätsmitglied der Fakultät für Physik und Astronomie der University of Utah, leitet die SAGA-Umfrage gemeinsam mit Marla Geha von der Yale University und Risa Wechsler von der Stanford University.
Mao ist der Hauptautor des ersten Artikels einer Reihe von drei Artikeln, die alle von der Astrophysikalische Zeitschrift. Diese Artikelserie berichtet über die neuesten Ergebnisse der SAGA-Umfrage und stellt die Umfragedaten anderen Forschern weltweit zur Verfügung.
Eine Ausreißergalaxie?
In die erste Studie Unter der Leitung von Mao identifizierten die Forscher 378 Satellitengalaxien in 101 Massensystemen der Milchstraße. Die Anzahl der bestätigten Satelliten pro System reichte von null bis 13 – im Vergleich zu vier Satelliten in der Milchstraße. Während die Anzahl der Satellitengalaxien im Milchstraßensystem mit der Anzahl der anderen Massensysteme der Milchstraße vergleichbar ist,
„Die Milchstraße scheint weniger Satelliten zu beherbergen, wenn man die Existenz der LMC berücksichtigt“, sagte Mao. Die SAGA-Umfrage hat ergeben, dass Systeme mit einem massiven Satelliten wie der LMC tendenziell eine höhere Gesamtzahl an Satelliten haben, und unsere Milchstraße scheint in dieser Hinsicht ein Ausreißer zu sein.
Eine Erklärung für diesen scheinbaren Unterschied zwischen der Milchstraße und den SAGA-Systemen ist die Tatsache, dass die Milchstraße die LMC und SMC erst vor relativ kurzer Zeit aufgenommen hat, verglichen mit dem Alter des Universums. Der SAGA-Artikel erklärt, dass man, wenn die Milchstraße ein älterer, etwas weniger massereicher Wirt mit den kürzlich hinzugefügten LMC und SMC ist, eine geringere Anzahl von Satelliten im Milchstraßensystem erwarten würde, abgesehen von anderen kleineren Satelliten, die LMC/SMC möglicherweise mitgebracht haben.
Dieses Ergebnis unterstreicht, wie wichtig es ist, die Wechselwirkung zwischen der Wirtsgalaxie und den Satellitengalaxien zu verstehen, insbesondere bei der Interpretation unserer Erkenntnisse aus der Beobachtung der Milchstraße.
Ekta Patel, eine NASA Hubble Postdoctoral Fellow an der U, die jedoch nicht Teil des SAGA-Teams ist, untersucht die Umlaufbahnen von Satelliten der Milchstraße. Nachdem sie von den SAGA-Ergebnissen erfahren hatte, sagte Patel: „Obwohl wir die Umlaufbahnen von Satelliten um SAGA-Wirtssterne noch nicht untersuchen können, enthält die neueste SAGA-Datenveröffentlichung zehnmal mehr milchstraßenähnliche Systeme, die einen LMC-ähnlichen Begleiter beherbergen, als bisher bekannt. Dieser enorme Fortschritt bietet mehr als 30 Galaxienökosysteme, die mit unserem eigenen verglichen werden können, und wird besonders hilfreich sein, um die Auswirkungen eines massiven Satelliten analog zur LMC auf die Systeme zu verstehen, in denen er sich befindet.“
Warum hören Galaxien auf, Sterne zu bilden?
Der zweite SAGA-Studie Der zweite Teil der Reihe wird von Geha geleitet und untersucht, ob in diesen Satellitengalaxien noch Sterne entstehen. Das Verständnis der Mechanismen, die die Sternentstehung in diesen kleinen Galaxien stoppen würden, ist eine wichtige Frage im Bereich der Galaxienentwicklung.
Die Forscher fanden beispielsweise heraus, dass Satellitengalaxien, die sich näher an ihrer Heimatgalaxie befinden, eher dazu neigen, ihre Sternentstehung zu „unterdrücken“. Dies lässt darauf schließen, dass Umweltfaktoren den Lebenszyklus kleiner Satellitengalaxien mitbestimmen.
Der dritte neue Studie wird von Yunchong (Richie) Wang geleitet, der bei Wechsler promovierte. Diese Studie nutzt die Ergebnisse der SAGA-Umfrage, um bestehende theoretische Modelle der Galaxienentstehung zu verbessern. Basierend auf der Anzahl der ausgelöschten Satelliten in diesen Massensystemen der Milchstraße sagt dieses Modell voraus, dass ausgelöschte Galaxien auch in isolierteren Umgebungen existieren sollten – eine Vorhersage, die in den kommenden Jahren mit anderen astronomischen Untersuchungen wie der Dark Energy Spectroscopic Instrument Survey getestet werden kann.
Geschenk an die Astronomiegemeinschaft
Neben diesen spannenden Ergebnissen, die unser Verständnis der Galaxienentwicklung erweitern werden, hat das SAGA-Survey-Team auch ein Geschenk für die Astronomie-Gemeinschaft. Als Teil dieser Studienreihe hat das SAGA-Survey-Team neue Entfernungsmessungen oder Rotverschiebungen für etwa 46.000 Galaxien veröffentlicht.
„Diese Satellitengalaxien zu finden ist wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Wir mussten die Rotverschiebungen von Hunderten von Galaxien messen, um nur eine einzige Satellitengalaxie zu identifizieren“, sagte Mao. „Diese neuen Galaxien-Rotverschiebungen werden es der astronomischen Gemeinschaft ermöglichen, eine breite Palette von Themen jenseits der Satellitengalaxien zu untersuchen.“
Weitere Informationen:
Yao-Yuan Mao et al, Die SAGA-Umfrage. III. Eine Zählung von 101 Satellitensystemen um Galaxien mit der Masse unserer Milchstraße, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14498
Marla Geha et al, Die SAGA-Umfrage. IV. Die Sternentstehungseigenschaften von 101 Satellitensystemen um Galaxien mit der Masse unserer Milchstraße, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14499
Yunchong Wang et al, Die SAGA-Umfrage. V. Modellierung von Satellitensystemen um Galaxien mit der Masse der Milchstraße mit aktualisierter UniverseMachine, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.14500