Эридан II

Эта статья написана как личное размышление, личное эссе или аргументированное эссе , в котором излагаются личные чувства редактора Википедии или представлены оригинальные аргументы по теме. Пожалуйста, помогите улучшить его , переписав в энциклопедическом стиле . ( Май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Гном Эридан II , является низкой поверхностной яркости карликовая галактика в созвездии Эридан . Эридан II был независимо обнаружен двумя группами в 2015 году с использованием данных Обзора темной энергии ( Bechtol et al., 2015 ; Koposov et al. 2015 ). Эта галактика , вероятно, является далеким спутником Млечного Пути . Ли и др., 2016 . Эридан II содержит центрально расположенное шаровое скопление ; и является самой маленькой и наименее яркой галактикой, содержащей шаровое скопление. Црноевич и др., 2016. Эридан II имеет большое значение в общем смысле, потому что широко принятая космология Lambda CDM предсказывает существование гораздо большего количества карликовых галактик, чем наблюдалось до сих пор. Поиски именно таких тел были одной из мотиваций для продолжающихся наблюдений Обзора Темной Энергии . Эридан II имеет особое значение из-за его явно стабильного шарового скопления. Стабильность этого скопления вблизи центра такой маленькой рассеянной галактики накладывает ограничения на природу темной материи . Брандт 2016 .

Открытие и история наблюдений [ править ]

С конца двадцатого века наиболее широко распространенные космологии были построены на основе модели ΛCDM, которая, в свою очередь, основана на космологии Большого взрыва 1960-х и 1970-х годов. Проще говоря, ΛCDM добавляет к Большому взрыву темную энергию (Λ) и холодную темную материю (CDM), чтобы объяснить основные особенности Вселенной, которые мы наблюдаем сегодня. ΛCDM описывает вселенную, в массе которой преобладает темная материя. В такой Вселенной галактики можно рассматривать как скопления нормальной ( барионной ) материи на самые большие концентрации темной материи. Однако ΛCDM не предсказывает какой-либо конкретный масштаб концентраций CDM ( Копосов и др., 2015 ;Бесла и др., 2010: 5 ). Фактически, это предполагает, что должны быть десятки или сотни меньших тел темной материи для каждой наблюдаемой галактики размером с нашу галактику Млечный Путь ( Копосов и др., 2015 ; Бехтол и др., 2015 ). Они должны содержать гораздо меньше барионной материи, чем «нормальная» галактика. Таким образом, мы должны наблюдать множество очень слабых спутниковых галактик вокруг Млечного Пути.

Однако примерно до 1990 года было известно только около 11 спутников Млечного Пути ( Pawlowski et al., 2015 ; Bechtol et al., 2015 ). Разница между количеством известных спутников и количеством, ожидаемым в ΛCDM, называется проблемой «пропавшего карлика» или «субструктуры». ^[2] Саймон и Геха (2007) также обсуждают различные космологические и астрофизические «исправления», которые могут согласовать теорию и наблюдения, не требуя большого количества новых карликовых галактик. Были предприняты усилия, чтобы определить, можно ли наблюдать предсказанное население слабых галактик-спутников, и сейчас сообщается о многих новых карликовых спутниках. Одним из наиболее заметных проектов в настоящее время является исследование темной энергии.(DES), в котором широко используется один из чилийских телескопов нового поколения, 4-метровый инструмент Бланко Межамериканской обсерватории Серро-Телоло ( Bechtol et al., 2015: 1 ). По состоянию на начало 2016 года результаты были многообещающими: наблюдалось и сообщалось о более чем дюжине новых галактик-спутников.

Эридан II - один из таких недавно открытых спутников. Открытие было сделано независимо двумя группами, работающими на данных DES, и их результаты были одновременно опубликованы в 2015 году ( Bechtol et al. 2015 ; Koposov et al., 2015 ). Группа DES и третья группа исследователей провели более подробные наблюдения в конце 2015 года, используя оба прибора Magellan в Лас-Кампанас, Чили. Эти наблюдения включали более подробные спектральные данные, а также были сосредоточены на центральном шаровом скоплении Эридана II ( Crnojević et al., 2016 ; Zaritsky et al., 2016 ; Li et al., 2016 ). Наконец, Crnojević et al. (2016)также проводил наблюдения в начале 2016 года с помощью радиотелескопа Byrd Green Bank в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, США. Дополнительные данные были получены в результате повторного изучения более старых обзоров радиотелескопов, которые включали область неба, занятую Эриданом II ( Westmeier et al., 2015 ).

Свойства [ править ]

Местоположение [ править ]

Эридан II находится глубоко в южном небе. Поскольку Эридан II - слабый рассеянный объект, расположенный на небе в несколько угловых минут, его положение нельзя определить с большой точностью. Наиболее подробные наблюдения, вероятно, принадлежат Crnojević et al. (2016) , который отчет (J2000) Небесные координаты RA 3h 44m 20.1s (56,0838 °) и Dec -43 ° 32' 0,1" (-43,5338 °) они соответствуют. Галактических координат в л = 249,7835 °, Ь = - 51,6492 ° Таким образом, если бы мы стояли на галактической плоскости в положении нашего Солнца, лицом к центру нашей галактики, Эридан II был бы справа от нас и ниже нас, примерно на полпути вниз по небу от горизонтали.

Расстояние до Эридана II было оценено с использованием различных методов. Все полагаются на подгонку наблюдаемых звезд к кривой ( изохроне ) на диаграмме цвет-величина (CMD), затем сравнение светимости звезд из целевой галактики со светимостью звезд из эквивалентных положений на CMD в галактиках с известным расстоянием. , после различных поправок на оценочный возраст и металличность (частично полученные в результате аппроксимации кривой). См., Например, Sand et al. (2012) . Результаты были довольно последовательными: 330 кпк (1076 кл. Лет ) ( Bechtol et al., 2015 ), 380 кпк (1238 кл. Лет) ( Копосов и др., 2015).) и 366 ± 17 кпк (1193 ± 55 кл.л.) ( Crnojević et al., 2016 ). Независимо от точного значения расстояния, Эридан II является самым далеким из известных в настоящее время органов , которые, вероятно , спутники Млечного Пути ( Id. ).

Скорость [ править ]

Определение того, является ли Эридан II на самом деле галактикой-спутником, частично зависит от понимания его скорости. Ли и др. (2016) недавно приступили к этой сложной серии измерений. Большая часть трудностей связана с тем фактом, что, хотя Эридан II далек с астрономической точки зрения, он слишком близок с точки зрения космологии. Не только спектральные красные смещениядовольно мала на таком расстоянии, но галактику нельзя рассматривать как точечный объект. Ли и др. были вынуждены смотреть на спектры отдельных звезд, каждая из которых двигалась относительно друг друга со скоростью, не намного меньшей, чем у Эридана II по отношению к наблюдателям, которые также двигались с заметной скоростью вокруг центра Земли. , Солнце и центр нашей галактики. Несмотря на эти трудности, Li et al. смогли получить очень точное распределение скоростей с центром на 75,6 км / сек в направлении от нас. Однако, поскольку вращение Солнца вокруг центра Млечного Пути в настоящее время уносит нас почти прямо от Эридана II (т. Е. Влево от наблюдателя, описанного выше), движение Эридана II фактически переносит его в сторонуцентр нашей галактики на скорости около 67 км / сек ( Li et al., 2016: 5, Table 1 ).

Хотя эти наблюдения решают проблему лучевой скорости, движения Эридана II к центру нашей галактики, они не могут решить проблему поперечной скорости, движения под прямым углом к ​​линии между Эриданом II и Млечным путем. То есть мы не можем определить, вращается ли Эридан II вокруг Млечного Пути или просто движется в его направлении извне системы. Ли и др. (2016: 7–8)сообщают, что на Эридане II не наблюдается "хвоста" или градиента звезд с более низкой (или более высокой) скоростью в определенном направлении, что могло бы дать ключ к разгадке поперечной скорости этой галактики. Однако они указывают, что объекту, подобному Эридану II, потребуется общая скорость около 200 км / сек, чтобы избежать захвата Млечным путем. Учитывая его радиальную скорость 75 км / сек, Эридану II потребуется поперечная скорость около 185 км / сек, чтобы избежать захвата - конечно, возможно, но маловероятно. Кроме того, они указывают на результаты детальных имитационных исследований Местной группы ( Garrison-Kimmel et al., 2014 ). Все объекты, расположенные аналогично Эридану II в этих симуляциях, были определены как спутники Млечного Пути ( Ли и др. (2016: 8) ). ^[3]По причинам, которые будут обсуждаться в заключительном разделе, большинство исследователей теперь полагают, что Эридан II - это спутник Млечного Пути с чрезвычайно большим периодом (т.е. несколько миллиардов лет на орбиту), вероятно, только начинающий свое второе приближение к нашей галактике.

Эридан II движется к центру Млечного Пути со скоростью 67 км / сек. Однако, применяя текущее значение постоянной Хаббла ( т.е. около 76 км / сек / Мпк), расстояние между двумя галактиками также увеличивается примерно на 26 км / сек. Также считается, что постоянная Хаббла изменяется со временем, поэтому орбитальную динамику в масштабе мегапарсеков и миллиардов лет нельзя просто вычислить с помощью закона тяготения Ньютона . Кроме того, необходимо учитывать скорость задержки света. Измерения скорости Ли и др. (2016)использовали свет, излучаемый Эриданом II около миллиона лет назад. В настоящий момент Эридан II, вероятно, находится всего в 300 кпк (по сравнению с наблюдаемыми 380 кпк) и значительно ускорился по направлению к Млечному Пути, превышая наблюдаемые 67 км / сек. ^[4]

Размер, форма и поворот [ править ]

Эридан II не имеет сферической формы, а его эллиптичность (ε) оценивается примерно в 0,45 ( Crnojević et al., 2016 ; Koposov et al., 2015 ). Его размер зависит от предположений о распределении массы и трехмерной структуре. Crnojević et al. (2016) обнаружили, что их данные согласуются с простым экспоненциальным распределением массы и радиусом полусвета (радиус, охватывающий половину светимости галактики) 277 ± 14 пк (~ 890 световых лет) с видимой половиной светимости. для наблюдателей на Земле диаметр света составляет 4,6 угловой минуты .

Не ожидается, что галактическая структура такого маленького размера будет проявлять признаки когерентного вращения. ^[2] В своих исследованиях скорости Эридана II Ли и др. (2016) не обнаружили градиента скорости или анизотропии, которые указывали бы на когерентное вращение. Материал, из которого состоит Эридан II, должен вращаться вокруг галактического центра, но нет никаких свидетельств четко определенной плоскости или согласованного направления вращения.

Отношение к другим объектам [ править ]

Ряд исследователей высказали предположение о связи между Магеллановыми Облаками и различными карликовыми галактиками в Местной группе , включая Эридан II. Магеллановы Облака - это две галактики-спутники ^[5] Млечного Пути, которые в настоящее время удалены друг от друга примерно на 60 кпк и разделены друг от друга на 24 кпк. Краткий, но убедительный обзор этой работы сделан Копосовым и соавт. (2015: 16–17) . Копосов и его коллеги отмечают, что облака показывают значительные признаки искажения, характерные для приливного стресса. Этот стресс мог быть вызван близостью к Млечному Пути, но моделирование предполагает, что это более вероятно результат взаимодействия между самими Облаками ( Besla et al. (2010) ;Диаз и Бекки (2011) ).

Группа Копосова предполагает, что Магеллановы Облака имеют правильный размер и возраст, чтобы быть частью слабо связанной ассоциации малых галактик, захваченных Млечным путем, что привело к тому, что небольшие галактики, в том числе Эридан II, оказались примерно выровненными. по траектории Облаков. Как они отмечают, доказательства такой существовавшей ранее ассоциации не являются убедительными, но они действительно объясняют «тревожное» количество маленьких галактик, обнаруженных вдоль относительно узкого небесного коридора. Кроме того, известно, что подобные скопления карликовых галактик населяют определенные коридоры вокруг других крупных галактик Местной группы.

Pawlowski et al. (2015) также отмечают выравнивание Эридана II с Магеллановыми Облаками, но сомневаются в том, что Эридан II действительно является частью Магелланова скопления карликовых галактик из-за его значительного расстояния от других предполагаемых членов группы. С другой стороны, они утверждают, что существует четко обозначенная плоскость, идущая от Галактики Андромеды до Млечного Пути. Эта плоскость толщиной всего 50 кпк (160 св. Лет) и шириной до 2 Мпк (6,5 млн св. Лет) включает 10 известных в настоящее время карликов, все из которых более 300 кпк из любой из главных галактик Местной группы. Эти работники отмечают, что Эридан II не так сильно привязан к плану, как другие члены, и предполагают, что это может иметь какое-то отношение к его отдаленной ориентации на Магеллановы Облака. ^[6]

Звездные свойства [ править ]

Звездное население и возраст [ править ]

Звезды в Эридане II в значительной степени соответствуют очень старому (~ 10 миллиардов лет) и низкометаллическому ([Fe / H] <−1) населению, как и другие небольшие карликовые галактики, а также многие шаровые скопления. Его диаграмма цвет-величина (CMD) показывает отмеченную красную горизонтальную ветвь (RHB), которая иногда отмечает богатую металлами популяцию ( Копосов и др. (2015: 11) ; Црноевич и др. (2016: 2–3) ) . Giant Branch Красный (RGB) относительно вертикали, что исключает любую значительную часть молодых (250 миллионов лет или меньше), металл богатых звезд ( Црноевич и др 2016: 2-3 . ). Тем не менее, сила горизонтальной ветвии наличие неожиданно большого количества звезд слева (то есть более синей) стороны главной последовательности, предполагает, что Эридан II содержит по крайней мере две популяции звезд ( Копосов и др. (2015) ; Црноевич и др., (2016) ) ).

Основываясь на этих намеках на лежащее в основе разнообразия, Crnojević et al., (2016) решили реконструировать CMD как сумму двух популяций. Они нашли хорошее совпадение с моделью, в которой Эридан II состоит из более 95% древних звезд, образовавшихся 10 миллиардов лет назад или более, с несколькими процентами звезд среднего возраста, возраст которых составляет порядка 3 миллиардов лет. Эта общая картина частично подтверждена Li et al. (2016) , которые показали, что многие явно молодые звезды в Эридане II имеют скорости и спектры, указывающие на них как на загрязнители переднего плана - звезды из нашей собственной галактики, которые просто лежат в той же части неба, что и Эридан II.

Яркость и металличность [ править ]

Основываясь на своей двухкомпонентной модели и известном расстоянии до Эридана II, Црноевич и др. (2016: 4) определили его абсолютную величину M _V = -7,1 ± 0,3. Из общего света , излучаемого Эридан II, они приписывали 94% (~ 5,6 ± 1,5 × 10 ⁴ L _⊙ ) к старому звездного населения и 6% (~ 3,5 ± 3 × 10 ³ L _⊙ ) до промежуточного возраста звезд .

Ли и др. (2016) рассчитали среднюю металличность Эридана II, измерив размер пиков поглощения триплета кальция в спектрах 16 отдельных звезд на RGB. Для этого метода обычно требуются спектры звезд с горизонтальной ветвью, но они не могут быть достаточно разрешены в их системе. Поэтому они использовали спектры звезд RGB с поправками, ранее разработанными группой DES ( Simon et al., 2015 ). Исходя из этих данных, Li et al. рассчитал очень низкую среднюю металличность –2,38, ^[7] с широкой дисперсией 0,47 dex. Этот необычно большой разброс значений металличности может также отражать наличие множественных звездных популяций.

Масса [ править ]

Bechtol et al. (2015) оценили общую массу звезд в Эридане II порядка 8,3 x 10 ⁴ массы Солнца. Это начальная функция массы, описанная Шабрие (2001) , рассчитанная на основе различных предположений о массе населения звезд, слишком слабых для непосредственного обнаружения. Полуэмпирическая формула Шабрие была основана на звездах, относительно близких к нашему Солнцу, а население радикально отличается от звезд Эридана II. Однако оценка основана на основах звездной химии, которые считаются универсальными. Полная масса галактики приведена ниже при обсуждении темной материи .

Шаровое скопление Эридана II [ править ]

Пожалуй, самой удивительной особенностью Эридана II является то, что он содержит собственное шаровое скопление . Это делает Эридан II по порядку величины наименее светящимся из всех известных до сих пор объектов, включающих шаровое скопление ( Crnojević et al., (2016: 4) ). Скопление имеет радиус полусвета 13 пк (42 св. Лет) и абсолютную звездную величину -3.5. На его долю приходится около 4% общей светимости Галактики ( Црноевич и др., (2016: 4) ).

Скопление находится в пределах 45 пк (150 св. Лет) от расчетного центра Галактики (в проекции). Такие ядерные скопления довольно часто встречаются в карликовых галактиках, и это мотивировало исследования возможной роли ядерных скоплений в формировании галактик ( Георгиев и др., 2009 ; Георгиев и др., 2010 ). Зарицкий и др. (2015) показали, что существование и свойства шарового скопления Эридана II согласуются с тем, что уже известно о скоплениях в карликовых галактиках, при экстраполяции на объекты с неожиданно низкой светимостью.

Другие компоненты [ править ]

Газ [ править ]

Другой неожиданной особенностью Эридана II было практически полное отсутствие свободного межзвездного газа. До открытия Эридана II астрономы обычно полагали, что карликовые галактики, близкие (<300 кпк) к Млечному Пути, в основном не содержат газа, в то время как более далекие карликовые галактики сохраняют значительное количество свободного газообразного водорода (например, Garrison-Kimmel et al. ., 2014: 14 ; Spekkens et al., 2014 ). Такой межзвездный газ обнаруживается с помощью радиотелескопов для измерения характерных спектральных характеристик атомарного водорода. Однако ни обзор предыдущих обзорных работ ( Westmeier et al., 2016 ), ни целевые наблюдения Эридана II с помощью радиотелескопов ( Crnojević et al., 2016 ) не смогли обнаружить газообразный водород, связанный с Эриданом II.

Полагают, что общее отсутствие газа в карликовых галактиках вблизи Млечного Пути (или других больших галактик) является результатом либо приливного разрыва в гравитационном поле более крупного тела, либо давления тарана при прямом контакте с его межзвездным газом. конверт (см., например, Jethwa et al., 2016: 17 ). Это понимание привело Црноевича и др., 2016 к выводу, что Эридан II привязан к Млечному Пути и находится на втором падении в сторону нашей Галактики. Однако возможны и другие объяснения. Например, как Ли и др. (2016: 10) указывают, что Эридан II мог потерять свой газ во время события реионизации.который произошел примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва; хотя, как отмечает Ли и др. Отметим, что это объяснение несколько несовместимо с наличием популяции звезд среднего возраста, которая предположительно образовалась из свободного водорода 4–6 миллиардов лет назад. ^[8]

Темная материя [ править ]

По определению, темная материя практически не взаимодействует с барионной материей, кроме как через свое гравитационное поле. Количество темной материи в галактике можно оценить, сравнив ее динамическую массу, массу, необходимую для учета относительного движения звезд в галактике, с ее звездной массой, массой, содержащейся в звездах, необходимой для учета светимости галактики. . Как отмечалось выше, Bechtol et al. (2015) оценили световую массу Эридана II порядка 8,3 x 10 ⁴ солнечных масс. Кроме того, как объяснялось в предыдущем разделе, Westmeier et al. (2016) и Crnojević et al. (2016)показали, что вклад свободного газа в общую массу Эридана II, вероятно, незначителен и не усложняет сравнение. Осталось только оценить динамическую массу.

Динамическую массу галактики можно оценить, если мы знаем скорости звезд относительно друг друга. Как обсуждалось в разделе о скорости, скорости звезд на Эридане II относительно Земли были измерены Ли и др. (2016) . Затем движение звезд относительно друг друга можно оценить по изменению («дисперсии») скоростей относительно стороннего наблюдателя. Это число было рассчитано Ли и др. (2016: 5) и оказалось, что σ _v = 6,9 км / сек. Однако, как упоминалось в разделе о скоростях, можно измерить скорости звезд только в одном направлении, вдоль линии, соединяющей наблюдателя и Эридан II. К счастью, этого достаточно. Wolf et al. (2010)показали, что обязательно симметричное движение звезд в шаровом скоплении или сфероидальном карлике позволяет вычислить динамическую массу, включенную в радиус полусвета (т.е. радиус, охватывающий половину светимости), только на основе дисперсии лучевых скоростей с очень небольшим количеством дополнительных предположений .

Применяя эту формулу, Li et al. (2016: 5–6) обнаружили, что динамическая масса полусвета была порядка 1,2 x 10 ⁷ масс Солнца. Используя оценку Бехтола и др. Общей светящейся массы, это означает, что 99,7% массы Эридана II составляет темная материя. Тем не менее, это отношение больше , как правило , выражаются как отношение массы к свету, в солнечных единицах (M _⊙ / L _⊙ ). Таким образом, применяя результаты по светимости Црноевича и др. (2016) , Ли и др. (2016) сообщают, что отношение массы к свету составляет 420. Обратите внимание, что отношение темной материи к барионной материи во Вселенной в целом составляет порядка 5 или 6. Очевидно, что в Эридане II преобладает темная материя в чрезвычайной степени.

Обсуждение и значение [ править ]

Эридан II в основном привлекал внимание астрофизического сообщества в трех областях. Это (1) частичное подтверждение предсказаний космологии ΛCDM относительно числа малых и слабых карликовых галактик в Местной группе ; (2) вопросы, которые поднимает Эридан II об истории Млечного Пути и Магеллановых облаков ; и (3) ограничения, наложенные на природу темной материи из-за неожиданного открытия очевидно стабильного шарового скопления в центре этой странной маленькой галактики. Первые два пункта в некоторой степени обсуждались в предыдущих разделах. Третий требует немного больше внимания.

Эридан II и Лямбда-CDM [ править ]

Как отмечалось во вводном разделе, одна из основных целей Обзора темной энергии состояла в том, чтобы определить, действительно ли существует количество тусклых карликовых галактик, предсказанное космологией ΛCDM . В целом DES кажется успешным. Конечно, DES и аналогичные исследования показали, что область вокруг Млечного Пути содержит гораздо большее количество карликовых галактик, чем было известно несколько десятилетий назад. Однако окончательный результат этого поиска все еще неясен. В частности, Копосов и др. (2015)Вкратце озвучим две интересные, но противоречивые ноты. Во-первых, они отмечают, что карликовые галактики, идентифицированные DES, в основном слишком большие и слишком яркие. Они не относятся к классу действительно крошечных, почти невидимых объектов, предсказываемых многими версиями ΛCDM. Скорее, это объекты, аналогичные тем, которые уже были идентифицированы в Sloan Digital Sky Survey ( Копосов и др., 2015: 13) ). Таким образом, что-то может быть неправильным в наших ожиданиях. Второй и, возможно, связанный с этим момент заключается в том, что обзор Слоана «показал, что, по-видимому, существует разрыв в распределении эффективных радиусов между шаровыми скоплениями (ШС) и карликами, который простирается в большом диапазоне светимости». Копосов и др. (2015: 1). То есть, не обнаружив новой популяции, промежуточной между шаровыми скоплениями и нынешним урожаем довольно крепких галактических карликов, мы можем быть вынуждены сделать вывод, что есть что-то особенное в определенных масштабах организации темной материи. Хотя такой разрыв вряд ли угрожает основам космологии ΛCDM, он потребует серьезного объяснения.

Галактическая история [ править ]

Как упоминалось ранее, Li et al. (2016)Сделать предварительный вывод о том, что Эридан II является спутником Млечного Пути. Хотя скорости, определенные этими исследователями, соответствуют либо первому, либо второму падению, они полагают, что более вероятно, что Эридан II совершает второе приближение к нашей галактике. В частности, они указывают на отсутствие межзвездного газа в Эридане II. Это легче всего объяснить, если более раннее столкновение с Млечным путем лишило галактику свободного газа за счет приливного разрыва или давления тарана. Кроме того, они отмечают, что второй эпизод звездообразования, предположительно ответственный за популяцию звезд среднего возраста, примерно совпадает с оценками орбитального периода Эридана II, полученными из моделирования ELVIS: то есть около трех миллиардов лет.

Эридан II также потенциально важен для истории Магеллановых Облаков и Местной группы. И Копосов, и др. (2015) и Pawlowski et al. (2015) отметили его соответствие с другими галактическими карликами, связанными с Магеллановыми Облаками, хотя Эридан II довольно далеко от других членов этой группы. Pawlowski et al. (2015) отмечают, что он также совпадает с рядом карликов, связанных с Галактикой Андромеды , но кажется немного не в плоскости. Соответственно, Эридан II может быть членом любого из этих галактических сообществ, обоих или ни одного из них. Каким бы ни был окончательный приговор, Эридан II, вероятно, станет важным фактором в разрешении этого важного сегмента нашей галактической истории.

Ограничения на темную материю [ править ]

В недавней важной статье Брандт (2016) утверждал, что наличие стабильного шарового скопления вблизи центра Эридана II накладывает серьезные ограничения на некоторые возможные формы темной материи . Хотя было предложено любое количество кандидатов темной материи, основных претендентов можно разделить на две группы: WIMPS (слабовзаимодействующие массивные частицы ) и MACHO ( массивные компактные галообъекты ). Один важный класс MACHO состоит из изначальных черных дыр . Эти объекты могут варьироваться от 10 ⁻² до 10 ⁵ масс Солнца или выше, в зависимости от деталей применимой космологии и степени возможного слияния после Большого взрыва. См., Например,Гарсиа-Беллидо (2017) . В своей работе Брандт обращается к черным дырам в средней и верхней границах этого диапазона масс.

Брандт отмечает, что физика шаровых скоплений аналогична физике диффузии. Повторяющиеся гравитационные обмены между телами постепенно выравнивают кинетическую энергию, пропорциональную квадрату скорости. Чистый эффект за достаточно долгое время - сортировка по массе. Более массивные и низкоскоростные объекты стремятся оставаться ближе к центру скопления, в то время как менее массивные объекты устанавливаются на более далекие траектории или полностью удаляются из системы. В любом случае скопление постепенно расширяется, а самые массивные объекты остаются относительно близко к центру масс. Учитывая подавляющее преобладание темной материи в Эридане II, гравитационная динамика шарового скопления должна управляться темной материей. И если темная материя в основном представляет собой совокупность черных дыр размером больше средней звезды,эффект сортировки должен привести к тому, что скопление расширится до больших размеров и, возможно, в конечном итоге выбросит все, кроме самых больших звезд.Грин (2016) недавно расширил уравнения Брандта, чтобы учесть широкий диапазон масс черных дыр. ^[9]

У этого аргумента есть несколько ограничений, и все они признаются и обсуждаются Брандтом. Здесь уместны три из них. Во-первых, из всех множества возможных типов темной материи, предложенных теоретиками, только один получил экспериментальную поддержку; но именно об этом типе и идет речь. По крайней мере, первое обнаружение гравитационных волн LIGO показало (а), что черные дыры такого размера действительно существуют, и (б) что они достаточно распространены, что столкновение и слияние двух таких объектов было первым дискретным событием, наблюдаемым LIGO. ( Abbott et al., 2016 ). Во-вторых, как обсуждали Брандт (2016) и Карр (2016), сила ограничений, налагаемых шаровым скоплением Эридана II, зависит как от доли темной материи, состоящей из этих черных дыр промежуточной массы, распределения этой материи, так и от временных масштабов, разрешенных для процесса сортировки по массе. В-третьих, шаровое скопление Эридана II практически уникально. Возможно, если не особо вероятно, что скопление окажется загрязнением переднего плана, временным явлением или структурой, сформированной где-то еще и недавно захваченной Эриданом II. Короче говоря, шаровое скопление Эридана II, вероятно, будет важной, но не решающей частью лексикона темной материи в течение некоторого времени.

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

Координаты : 03 ч 44 м 20,1 с , −43 ° 32 ′ 01,7 ″.