Das System der kleinen, umlaufenden Satellitengalaxien der Milchstraße ist ziemlich ungewöhnlich, wie eine neue 12-jährige Studie anderer Galaxien im lokalen Universum ergab.
Die Untersuchung „Satellites Around Galactic Analogs“ (SAGA) wird von einer kleinen Gruppe von Astronomen durchgeführt, um herauszufinden, wie die Milchstraße und ihr kleines Gefolge aus Zwerggalaxien im Vergleich zu anderen Galaxiensystemen abschneiden.
„Die Satellitenpopulation der Milchstraße ist eine einzigartige Kombination aus kleinen Satelliten, die nur ältere Sterne enthalten, und ihren beiden größten Satelliten, die aktiv neue Sterne bilden“, sagt Marla Geha, Professorin für Astronomie und Physik an der Yale University und Co- Gründer von SAGA, in einer Erklärung.
Diese beiden größten Satelliten sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, kurz LMC und SMC genannt. Diese beiden Satelliten sind mit Abstand die größten in der Familie der Milchstraße und von der südlichen Hemisphäre aus mit bloßem Auge gut sichtbar. Die meisten der anderen 59 bekannten Satellitengalaxien der Milchstraße sind äußerst lichtschwach, sodass zu ihrer Entdeckung das Hubble-Weltraumteleskop oder große bodengestützte Teleskope erforderlich sind.
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SAGA führte eine Zählung von 101 Galaxien durch, die in Größe und Masse unserer Milchstraße ähneln und insgesamt 378 Satellitengalaxien beherbergen. Die Anzahl der sichtbaren Satellitengalaxien pro Wirtsgalaxie lag zwischen 0 und 13. Dies wird mit der Milchstraße verglichen, die SAGA (unter Verwendung von Daten des Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI) am Mayall Telescope am Kitt Peak National Observatory in Arizona nachweisen konnte nur vier Satelliten. Der Rest der Satelliten unserer Galaxie ist einfach zu schwach, als dass DESI sie sehen könnte.
„Die Milchstraße scheint weniger Satelliten zu beherbergen, wenn man die Existenz des LMC berücksichtigt“, sagte Yao-Yuan Mao von der University of Utah und ebenfalls SAGA-Mitbegründer in einer Erklärung.
Das liegt daran, dass der von SAGA entdeckte Trend dahin geht, dass die Wirtsgalaxien im Allgemeinen mehr Satellitengalaxien aufweisen, wenn sie auch von mindestens einer Magellanschen Galaxie umkreist werden.
Galaxien ohne Magellan-Typ haben jedoch tendenziell weniger Satelliten. Eine Erklärung ist, dass die Magellanschen Wolken erst kürzlich zur Familie der Milchstraße hinzugefügt wurden. Beispielsweise ergab eine Forschung von Gurtina Besla, jetzt am Steward Observatory in Arizona, im Jahr 2007, dass die Magellanschen Wolken zum ersten Mal zu sehen sind, in den letzten drei Milliarden Jahren von der Schwerkraft unserer Milchstraße erfasst und in der Umlaufbahn gefangen wurden. Bevor die Magellanschen Wolken aufkamen, hätte man aufgrund der von SAGA beobachteten Trends nicht erwartet, dass es in der Milchstraße viele helle Satellitengalaxien geben würde. Es wird angenommen, dass sich um ihre Muttergalaxie weitere Magellan-Galaxien in anderen Systemen gebildet haben.
Außerdem sind Galaxien vom Magellanschen Typ an sich recht selten. Frühere Untersuchungen im Jahr 2012 unter der Leitung von Aaron Robotham von der University of Western Australia im Rahmen der Galaxy and Mass Assembly (GAMA)-Umfrage kamen zu dem Schluss, dass nur 3 % der Spiralgalaxien, die der Milchstraße ähneln, Satelliten vom Typ Magellansche Wolke hatten.
In der endgültigen Datenveröffentlichung von SAGA (die ersten beiden Datenreihen des Projekts wurden 2017 und 2021 produziert) erfuhren Astronomen auch andere Dinge über Zwergsatelliten. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass je näher eine Satellitengalaxie an ihrer Muttergalaxie liegt, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Sternentstehungsrate des Satelliten Null oder nahe daran liegt. Je näher an der Wirtsgalaxie, desto tiefer ist der Satellit in der Schwerkraftquelle und im Halo der Dunklen Materie verankert und desto näher ist er an der Strahlung heißer, junger Sterne oder Supernova-Explosionen, aus der sternbildendes Gas entfernt werden kann eine umlaufende Satellitengalaxie.
Astronomen bezeichnen das Aufhören der Sternentstehung in einer Galaxie als „Löschung“, und die Erkenntnisse von SAGA bringen die Löschung direkt mit der Umgebung um die Muttergalaxie in Verbindung. Die meisten Satellitengalaxien der Milchstraße sind erloschen, und das ist zumindest teilweise der Grund, warum sie so lichtschwach sind – weil es ihnen nicht gelungen ist, viele Sterne zu bilden. Die Ergebnisse von SAGA deuten auch darauf hin, dass sich erloschene Galaxien in isolierteren Umgebungen befinden sollten und nicht in Systemen, die mit anderen Satellitengalaxien überfüllt sind, mit denen sie interagieren könnten, was zu einer stärkeren Sternentstehung in ihnen führen könnte.
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Aber was bedeutet das alles wirklich? Zwerg-Satellitengalaxien existieren innerhalb des riesigen Halos aus dunkler Materie, der alle großen Galaxien umgibt. Dieser Halo fungiert als Gravitationsgerüst für die Entstehung dieser Galaxien. Zwerggalaxien sind die Bausteine ihrer größeren Muttergalaxien; Das im Standardmodell der Kosmologie beschriebene Modell der hierarchischen Galaxienentstehung, bei dem größere Galaxien aus kleinen Galaxien zusammengesetzt werden, sagt voraus, dass es tatsächlich viel mehr Zwergsatelliten um die Milchstraße geben sollte, als wir derzeit entdecken. Wo sich diese fehlenden Galaxien befinden, bleibt ein Rätsel, aber durch die Probenahme und Untersuchung von Zwerggalaxien um andere Galaxien können wir mehr über die Halos aus dunkler Materie um andere Galaxien, ihren Einfluss auf die Galaxienbildung und -entwicklung und darüber erfahren, wo sich kleine Satellitengalaxien verstecken könnten.
Es gibt drei neue Forschungsarbeiten, die die Ergebnisse von SAGA beschreiben und von Geha, Mao und Risa Wechsler von der Stanford University in Kalifornien geleitet werden. Die Artikel wurden zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen und sind derzeit als Vorabdrucke verfügbar: der von Mao geleitete Artikel über die Ungewöhnlichkeit der Milchstraße, der von Geha geleitete Artikel über die Satellitenlöschung und ein dritter Artikel über die Modellierung der Milchstraße Daten.
