Кіріспе

Айналасында гравитациялық тартылыс әсерінен үлкен галактиканың орбитасын айналып жүрген галактика Сателлит галактикасы - бұл үлкен және жарықты галактиканың (оның ішінде негізгі галактика деп те аталады) гравитациялық потенциалының шеңберіндегі орбитада жүретін кіші серіктес галактика. Жерсерік галактикалар мен олардың құрамдас бөліктері өздерінің галактикасына, біздің Күн жүйесіндегі планеталар гравитациялық жағынан Күнге байланысты болғандай, байланысты. Көптеген спутник галактикалар карлик галактикалар болса, ірі галактикалар шоғырының спутник галактикалары әлдеқайда үлкен болуы мүмкін. Құс жолының орбитасында шамамен елу галактика орналасқан, олардың ішіндегі ең үлкені - Үлкен Магеллан бұлты. Сонымен қатар, спутник галактикалары үлкен галактикалармен гравитациялық байланыста болатын жалғыз астрономиялық нысандар емес (шарлы шоғырларды қараңыз). Осы себепті астрономдар галактикаларды барионикалық материяның (яғни қарапайым материяның) және Ньютонның гравитациялық заңының комбинациясымен түсіндірілмейтін қасиеттерді көрсететін жұлдыздардың гравитациялық байланысқан жиынтығы деп анықтады. Мысалы, спиральды галактикалар ішіндегі жұлдыздар мен газдың орбиталық жылдамдығын өлшеу теориялық болжамнан едәуір ауытқушы жылдамдық қисығын тудырады. Бұл байқау қара материя теориясы мен Ньютон динамикасының өзгерістері сияқты әртүрлі түсіндірмелерге себеп болды. Спутник галактикалары, әдетте, үлкен галактикалар мен басқа да спутниктермен өзара әрекеттесуіне байланысты дүрбелеңді өмір сүреді. Мысалы, галактика-орынбасары жер шарын айналып жүрген спутниктерді толқын және қоян қысымы арқылы бұза алады. Бұл қоршаған ортаға әсер ету спутниктерден үлкен мөлшерде суық газды (яғни жұлдыздар түзілу үшін отын) алып тастауы мүмкін, бұл спутниктердің жұлдыздар түзілуін тоқтатқан мағынада тыныш болуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, спутниктер өздерінің галактикасымен соқтығысып, кішігірім бірігуге әкелуі мүмкін (яғни, массиві айтарлықтай әр түрлі галактикалар арасындағы бірігу оқиғасы). Екінші жағынан, спутниктер бір-бірімен бірігуі мүмкін, нәтижесінде ірі бірігу (яғни салыстырмалы массадағы галактикалар арасындағы бірігу оқиғасы) пайда болады. Галактикалар көбінесе бос кеңістік, жұлдыздар аралық газ және шаңнан тұрады, сондықтан галактикалар бірігуі міндетті түрде бір галактикадағы және екінші галактикадағы объектілер арасындағы соқтығысуларды қажет етпейді, алайда бұл оқиғалар әдетте әлдеқайда үлкен галактикаларға әкеледі. Сондықтан астрономдар галактикалар мен галактикалар шоғыры сияқты галактикалар конгломерацияларының гравитациялық байланысы бар гигант құрылымдарының қалыптасуын жақсырақ түсіну үшін кіші және ірі бірігулер болатын жылдамдықты шектеуді көздейді.

ХХ ғасырдың басында

ХХ ғасырға дейін біздің Құс жолынан тыс галактикалар бар деген түсінік жақсы қалыптасқан емес еді. Шын мәнінде, бұл идея сол кезде өте даулы болды, ол қазір "Шэпли Кертистің Ұлы пікірталасы" деп аталатын нәрсеге әкелді. Бұл идея 1920 жылы 26 сәуірде Ұлттық ғылым академиясында "тумандықтардың" табиғаты мен Құс жолының көлемі туралы пікірталас жүргізген астрономдар Харлоу Шэпли мен Хебер Дост Кертистің есімімен аталған. Шапли Құс жолының бүкіл ғалам (100000 жарық жылынан немесе 30 килопарсек көлемінде) екенін және барлық байқалған "тумандықтар" (қазіргі кезде галактикалар деп аталады) осы аймақта тұратынын айтты. Кертис, керісінше, Құс жолының әлдеқайда кіші екенін және байқалған тұмандықтардың біздің Құс жолымызға ұқсас галактикалар екенін айтты. Бұл пікірталас 1923 жылдың аяғына дейін шешілген жоқ, ол кезде астроном Эдвин Хаббл Цефеидтік өзгермелі жұлдыздарды қолдана отырып, M31 (қазіргі Андромеда галактикасы деп аталады) қашықтығын өлшеді. Бұл жұлдыздардың периодын өлшеу арқылы Хаббл олардың ішкі жарқырауын бағалай алды және оны өлшенген көрінетін шамасымен біріктіргеннен кейін ол 300 кпк қашықтықты бағалады, бұл Шэпли жасаған ғаламның шамаланған көлемінен үлкен шамамен. Бұл өлшеу ғаламның бұрын күтілгеннен әлдеқайда үлкен екенін ғана емес, сонымен қатар байқалған тұмандықтардың шын мәнінде морфологиясының кең ауқымы бар алыс галактикалар екенін көрсетті (Хаббл тізбесін қараңыз). Атап айтқанда, қазір сүт жолының 59 спутниктік галактикасы бар екені белгілі (Сөт жолының спутниктік галактикаларын қараңыз), алайда осы спутниктердің екеуі Үлкен Магеллан бұлты және Кіші Магеллан бұлты деп аталады. Олар ежелгі дәуірден бері оңтүстік жарты шарда жалаңаш көзбен байқалады. Дегенмен, галактикалар пайда болуы мен эволюциясының қазіргі заманғы космологиялық теориялары спутник галактикаларының саны байқалғаннан әлдеқайда көп болады деп болжайды (болған спутниктер проблемасын қараңыз). Алайда, соңғы кездері жоғары ажыратылымдықты симуляциялар байқалған спутниктердің қазіргі саны галактикалар пайда болу теориясына ешқандай қауіп төндірмейді деп дәлелдеді.

Жер серігі галактикаларын зерттеуге ынталандыру

Спутник галактикаларының спектроскопиялық, фотометриялық және кинематикалық бақылаулары көптеген ақпаратты берді, олар басқа нәрселермен қатар галактикалардың пайда болуы мен эволюциясын, галактикалар ішіндегі жұлдыздар түзілу жылдамдығын арттыратын және азайтатын қоршаған орта әсерлерін және қара материяның қара материя галосындағы таралуын зерттеу үшін пайдаланылды. Нәтижесінде спутник галактикалар космологиялық модельдер жасаған болжауларды сынау үшін сынақ алаңына айналады.

Сателлит галактикаларды жіктеу

Жоғарыда айтылғандай, спутниктік галактикалар көбінесе кішкентай галактикалар ретінде жіктеледі және осылайша, олардың негізгі галактикасы сияқты Хаббл классификациясының ұқсас жүйесін қолданады, бірақ кішкентай галактика екенін көрсету үшін түрлерінің алдына кішкентай әріппен "d" қосылады. Осы түрлерге кіреді: кішкентай иррегулярлы (dI), кішкентай сфералық (dSph), кішкентай эллипстік (dE) және кішкентай спиральді (dS). Дегенмен, осы түрлердің ішінде кішкентай спиральді галактикалар спутник емес, олар тек далада ғана кездесетін кішкентай галактикалар деп саналады.

Қалыңдықтағы галактикалар

Кішкентай иррегулярлы серік галактикалар хаотикалық және асимметриялық көрінісімен, төмен газ мөлшерімен, жоғары жұлдыз түзілу деңгейімен және төмен металдықпен сипатталады. Көше жолының ең жақын кішкентай иррегулярлы серіктерінің үшеуі – Кіші Магеллан бұлты, Үлкен Ит галактикасы және жаңадан ашылған Антлия 2.

Карлик эллипстік спутник галактикалары

Карлик эллипстік спутник галактикалары аспандағы овал түрінде, құрамына кіретін жұлдыздардың ретсіз қозғалысы, орташадан төмен металлдық, аз газ фракциялары және ескі жұлдыздар популяциясымен сипатталады. Жергілікті топтағы кәрізді эллипстік спутник галактикаларға біздің көрші Андромеда галактикасының спутниктері болып табылатын NGC 147, NGC 185 және NGC 205 жатады.

Карлик шар тәрізді спутник галактикалары

Карликовый сферикалық спутниктік галактикалар олардың диффузды көрінісі, төменгі беткі жарықтығы, жарық массасының жоғары қатынасы (яғни қараңғы материя басым), төмен металлдық, төмен газ фракциялары және ескі жұлдыздар популяциясымен сипатталады. Бұл байланысқан жүйелердегі газ конденсацияланып, тез суытылып, суық қараңғы материя галолары пайда болды, олар бірігіп, аккреция деп аталатын процесс арқылы қосымша газды жинақтап, көлемін үнемі ұлғайта берді. Бұл процестен пайда болған ең үлкен байланған нысандар суперкластерлер деп аталады, мысалы, Virgo Supercluster, онда галактикалардың кішігірім шоғыры бар, олар өздері тіпті кіші жұлдыз галактикалармен қоршалған. Сонымен қатар, бұл модельде жұлдыздық галактикалар одан да көп галактикаларды пайда ететін негізгі құрылыс блоктары болып саналады, ал осы галактикалар айналасында байқалатын спутниктер - бұл олардың қожайындары әлі пайда болған жұлдыздық галактикалар.

Қара материя галосында массаның жиналуы

Қара материя галосының аз салмақты галолардың бірігуі арқылы массаны қалай алға жылжытатынын анықтау үшін шикі, бірақ пайдалы әдісті экскурсиялық жиын формализмін, сонымен қатар кеңейтілген Пресс-Шехтер формализмі (EPS) ретінде де түсіндіруге болады. Басқа нәрселердің арасында EPS формализмін бұрын белгілі бір массаның құлаған объектілерінен пайда болған массаның үлесін анықтауға қолдануға болады. Бұл үшін Марковтың кездейсоқ жүріп өту статистикасын кеңістіктегі массалық элементтердің траекториясына қолдану керек. Әсіресе, EPS формализмі "бұғазының бірінші рет өтетін траекториялардың үлесі массасы бар галоларда енгізілген уақыт массасының үлесіне тең" деген қағидаға негізделген. Нәтижесінде, бұл ансац әрбір траекторияның кездейсоқ үлкен , берілген кедергі арқылы өтетінін қамтамасыз етеді және нәтижесінде әрбір массалық элементтің ақыр соңында галоның бөлігі болатынына кепілдік береді. Дегенмен, EPS формализмінің пайдалылығы - ол қара материя галосының қасиеттерін анықтау үшін есептеулік жағынан ыңғайлы тәсіл ұсынады.

Галолық бірігудің көрсеткіші

EPS формализмі тағы бір пайдалылығы - ол бастапқы массасы M галосы M мен M+ΔM арасындағы массасы бар галомен бірігу жылдамдығын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл бүлдіру процесінің дәлелін алыс галактикалардағы жұлдыздық қалдықтар ағынында байқауға болады.

Орбиталық ыдырау жылдамдығы

Жерсеріктер өздерінің иесі орбитасында айналып жүріп, бір-бірімен өзара әрекеттескенде, динамикалық сүрінудің әсерінен кішкене кинетикалық энергия мен бұрыштық импульсін жоғалтады. Нәтижесінде, үйлесімді қозғалыс күшінің сақталуы үшін, хост пен спутник арасындағы қашықтық біртіндеп азаяды. Бұл процесс спутник өз галактикасымен біріккенге дейін жалғасады. Сонымен қатар, егер біз хостты бірегей изотермиялық сфера (SIS) деп алсақ және спутник - бұл SIS, ол хостқа қарай жылдамдауға бастайтын радиуста (Джакоби радиусы деп аталады) күрт қысқартылған болса, онда динамикалық сүрінудің кішігірім бірігуге әкелуі үшін кететін уақытты келесідей шамалауға болады: бастапқы радиусы , хост галактикасының жылдамдық дисперсиясы, спутниктің жылдамдық дисперсиясы және Кулон логарифмі ретінде анықталады. , және тиісінше ең үлкен әсер параметрі, жарты масса радиусы және типтік салыстырмалы жылдамдықты білдіреді. Сонымен қатар, жарты массалық радиус пен типтік салыстырмалы жылдамдықты радиус пен жылдамдықтың таралуы тұрғысынан қайта жазуға болады, сондықтан Фабер-Джексон қатынасын пайдалана отырып, спутниктердің және олардың қожайынының жылдамдықты таралуын олардың байқалатын жарықтығынан жеке-жеке бағалауға болады. Сондықтан жоғарыдағы теңдеуді пайдаланып, спутник галактикасының қожайын галактикамен тұтынылуына қанша уақыт кететінін бағалауға болады. Бұл ашылудан бері әртүрлі бақылаулар бірігудің күшті жұлдыздар түзілуіне себепші болатынын растады.

Кішігірім бірігулер және қалың дискі компоненттерінің пайда болуы

Галактикалардың шетіндегі бақылаулар галактикалардың жұқа дискісі, қалың дискісі және гало компонентінің әмбебап болуын көрсетеді. Бұл компоненттердің барлық жерде бар екеніне қарамастан, қалың диск пен жұқа дисктің шынымен де ерекше компоненттер екенін анықтау үшін әлі де зерттеулер жүргізілуде. Дегенмен, қалың диск компонентінің шығу тегін түсіндіру үшін көптеген теориялар ұсынылды, ал осы теориялардың ішінде кішігірім бірігулер бар. Атап айтқанда, мұражай галактиканың бұрыннан бар жұқа диск компоненті кішігірім бірігу кезінде қыздырылады және нәтижесінде жұқа диск қалың диск компонентін қалыптастыру үшін кеңейеді.