Visualisering av simuleringarna som används i studien. Överst till vänster visar mörk materia i vitt. Nederst till höger visar en simulerad stor magellansk molnliknande galax med stjärnor och gas, och flera mindre sällskapsgalaxer. Kredit:Ethan Jahn, UC Riverside.
Precis som månen kretsar runt jorden, och jorden kretsar runt solen, galaxer kretsar runt varandra enligt kosmologins förutsägelser.
Till exempel, mer än 50 upptäckta satellitgalaxer kretsar runt vår egen galax, Vintergatan. Den största av dessa är det stora magellanska molnet, eller LMC, en stor dvärggalax som liknar ett svagt moln på natthimlen på södra halvklotet.
Ett team av astronomer ledda av forskare vid University of California, Riverside, har upptäckt att flera av de små — eller "dvärg" — galaxer som kretsar kring Vintergatan troligen stals från LMC, inklusive flera ultrasvaga dvärgar, men också relativt ljusa och välkända satellitgalaxer, som Carina och Fornax.
Forskarna gjorde upptäckten genom att använda nya data som samlats in av rymdteleskopet Gaia om rörelser av flera närliggande galaxer och kontrastera detta med toppmoderna kosmologiska hydrodynamiska simuleringar. UC Riverside-teamet använde positionerna på himlen och materialets förutspådda hastigheter, som mörk materia, åtföljer LMC, fann att minst fyra ultrasvaga dvärgar och två klassiska dvärgar, Carina och Fornax, brukade vara satelliter för LMC. Genom den pågående fusionsprocessen, dock, den mer massiva Vintergatan använde sitt kraftfulla gravitationsfält för att riva isär LMC och stjäla dessa satelliter, forskarna rapporterar.
"Dessa resultat är en viktig bekräftelse på våra kosmologiska modeller, som förutspår att små dvärggalaxer i universum också borde vara omgivna av en population av mindre svagare galaxföljeslagare, " sa Laura Sales, en biträdande professor i fysik och astronomi, som ledde forskargruppen. "Det här är första gången som vi kan kartlägga hierarkin för strukturbildning till sådana svaga och ultrasvaga dvärgar."
Fynden har viktiga implikationer för den totala massan av LMC och även på bildandet av Vintergatan.
"Om så många dvärgar kom tillsammans med LMC bara nyligen, det betyder att egenskaperna hos Vintergatans satellitbefolkning för bara 1 miljard år sedan var radikalt annorlunda, påverkar vår förståelse av hur de svagaste galaxerna bildas och utvecklas, " sa försäljningen.
Studieresultat visas i novembernumret 2019 av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
Laura Sales (höger), en biträdande professor i fysik och astronomi vid UC Riverside, ses här med Ethan Jahn, hennes doktorand. Kredit:Försäljningsgrupp, UC Riverside.
Dvärggalaxer är små galaxer som innehåller allt från några tusen till några miljarder stjärnor. Forskarna använde datorsimuleringar från projektet Feedback In Realistic Environments för att visa LMC och galaxer som liknar den är värd för många små dvärggalaxer, många av dem innehåller inga stjärnor alls - bara mörk materia, en typ av materia som forskare tror utgör huvuddelen av universums massa.
"Det höga antalet små dvärggalaxer verkar tyda på att innehållet av mörk materia i LMC är ganska stort, vilket betyder att Vintergatan genomgår den mest massiva sammanslagningen i sin historia, med LMC, sin partner, att ta in så mycket som en tredjedel av massan i Vintergatans mörka materia-gloria – gloria av osynligt material som omger vår galax, sa Ethan Jahn, uppsatsens första författare och doktorand i Sales forskargrupp.
Jahn förklarade att antalet små dvärggalaxer som LMC är värdar för kan vara högre än vad astronomer tidigare uppskattat, och att många av dessa små satelliter inte har några stjärnor.
"Små galaxer är svåra att mäta, och det är möjligt att några redan kända ultrasvaga dvärggalaxer faktiskt är associerade med LMC, " sa han. "Det är också möjligt att vi kommer att upptäcka nya ultrasvagningar som är förknippade med LMC."
Dvärggalaxer kan antingen vara satelliter av större galaxer, eller så kan de vara "isolerade, " existerar på egen hand och oberoende av något större föremål. LMC brukade vara isolerad, Jahn förklarade, men den fångades av Vintergatans gravitation och är nu dess satellit.
"LMC var värd för minst sju egna satellitgalaxer, inklusive det lilla magellanska molnet på den södra himlen, innan de fångades av Vintergatan, " han sa.
Nästa, teamet kommer att studera hur satelliterna i LMC-stora galaxer bildar sina stjärnor och hur det relaterar till hur mycket mörk materia massa de har.
"Det kommer att bli intressant att se om de bildas annorlunda än satelliter i Vintergatan-liknande galaxer, sa Jahn.
