Länge sedan i en galax långt, långt borta, färre galaxer föddes än väntat – och det kan skapa nya frågor för galaxfysiken, enligt en ny studie från University of Michigan.

Studien undersökte satellitgalaxerna Messier 94, eller M94, en galax som i storlek liknar vår Vintergatan. Forskare har länge vetat att Vintergatan har cirka 10 mindre, satellitgalaxer som omger den, var och en med minst en miljon stjärnor, och upp till mer än en miljard, som de magellanska molnen.

Nu, med det kraftfulla Subaru-teleskopet, astronomer kan titta på galaxer som är fem eller tio gånger avståndet från Vintergatan, som M94. De kan sedan använda fysiken om hur satellitgalaxer bildas runt Vintergatan för att förutsäga hur många satellitgalaxer en galax av liknande storlek som M94 kan ha.

När UM-astronomer undersökte M94, de förväntade sig att hitta ett liknande antal satellitgalaxer. Dock, de upptäckte bara två galaxer nära M94, med väldigt få stjärnor vardera. Deras resultat, ledd av Adam Smercina, en National Science Foundation-stipendiat vid UM Department of Astronomy, publiceras i tidskriften The Astrophysical Journal .

"Mer än bara en observationsmärklighet, vi visar att den nuvarande skörden av galaxbildningsmodeller inte kan producera ett sådant satellitsystem, "Sa Smercina. "Våra resultat indikerar att Vintergatan-liknande galaxer med största sannolikhet är värd för en mycket bredare mångfald av satellitpopulationer än vad som förutsägs av någon aktuell modell."

Smercina säger också att deras resultat har konsekvenser för den nuvarande förståelsen av hur galaxer bildas - som finns i mycket större glorier av mörk materia.

Dessa halos av mörk materia som omger galaxer har enorm gravitationskraft, och kan dra in gas från sin omedelbara närhet. Stora galaxer som Vintergatan bildas i allmänhet i halos med ungefär samma massa. Men dessa mindre satellitgalaxer, som bildas i mindre 'subhalos, ' är inte alls så pålitliga.

Produktionshastigheten för stjärnor med hög massa i dessa satellitgalaxer modulerar faktiskt deras tillväxt. Om, till exempel, den begynnande satellitgalaxen bildar för många stjärnor med hög massa samtidigt, deras eventuella supernovaexplosioner kan driva ut all gas och stoppa all ytterligare tillväxt. Men astronomer är osäkra på vilken storlek halo denna "spridning" i galaxbildning blir viktig.

Smercina säger att M94 indikerar att galaxbildningen i mörka glorier av mellanstor storlek kan vara mycket mer osäker än man tidigare trott.

"Vi tror att den spridningen - intervallet av galaxer vi förväntar oss att se - kan vara mycket högre än vad folk för närvarande tror för mörk materia halos med en viss massa, ", sa han. "Ingen har några illusioner om att det finns denna enorma spridning på de allra lägsta halomassorna, men det är vid dessa mellanliggande mörk materia-glorier som diskussionen pågår."

För att observera antalet satellitdvärggalaxer runt M94, forskarna tog en sammansatt bild av den stora galaxen. Bilden täckte cirka 12 kvadratgrader av natthimlen – fullmånen, för jämförelse, visas som ungefär en kvadratgrad. Den här typen av bild innehåller lager och lager av "brus, "inklusive kosmiska strålar och spritt ljus, som gör svaga dvärggalaxer svåra att upptäcka.

För att se till att de inte saknade satellitgalaxer, Smercina och hans team konstruerade artificiella galaxer tillbaka till bilden och återställde dem med samma metoder som för riktiga satelliter. Med denna teknik, forskarna bekräftade att det inte fanns fler än två galaxer runt M94.

"Den verkliga kickern är om samhället förväntade sig att detta kunde vara möjligt eller inte, " Sa Smercina. "Det är den verkliga nyfikenheten i detta fynd - resultatet är något som simuleringarna inte förutsäger. När du kan upptäcka något vi inte riktigt trodde att vi kunde hitta, du kan ge ett bidrag till vår förståelse av hur vårt universum fungerar, det är verkligen givande."