Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
Podle v současnosti přijímaného kosmologického modelu vznikají větší galaxie postupným spojováním galaxií menší, v čemž hraje důležitou roli tajemná skrytá látka. Velké galaxie vykazují mnoho indicií, které svědčí o minulých srážkách. Potvrdit srážkové scénaře i u galaxií menších, trpasličích, se zdá být poněkud obtížnější. Ivana Ebrová z ASU společně s Ewou Łokas z Polska s pomocí numerické simulace vysvětlily neobvyklou rotaci trpasličí galaxie And II jako výsledek dávné srážky dvou diskových trpasličích galaxií.
Studium bylo motivováno objevem nezvyklé rotace hvězd v trpasličí sféroidální galaxii Andromeda II, která je satelitem známé Velké galaxie v Andromedě v Messierově katalogu zanesené pod číslem 31. U galaxií je obvyklé, že rotují především kolem kratší osy, velmi dobře je to patrné právě u diskových spirálních galaxií. Trpasličí galaxie sice nebývají tak zploštělé, ale přesto nejčastěji rotují kolem kratší osy. And II, která se dá připodobnit trojosým elipsoidem, se však otáčí převážně kolem osy nejdelší, což je značně neobvyklé a srážka dvou galaxií by mohla být přirozeným vysvětlením. Tato galaxie není jediným trpaslíkem v Místní skupině galaxií, která nese známky galaktického kanibalismu. Již delší dobu je známa trpasličí galaxie v Peci, v níž byly pozorovány slupky hvězd, jejichž původ se obecně vysvětluje jako důsledek téměř radiální srážky dvou galaxií. Další případy zahrnují i vzdálené trpaslíky ve Velrybě nebo Tukanovi, které nesou známky velmi intenzivního slapového působení, které však vzhledem k jejich vzdálenosti nemohlo pocházet ani od naší Galaxie, ani od kolegyně M31.
Nedávná pozorování trpaslíka And II, která má na obloze zdánlivě tvar blízký elipse, ukazují několik zvláštností. Jednak byl detekován oběh hvězd podél kratší osy, což znamená, že v galaxii pravděpodobně existují proudy hvězd kolem nejdelší osy. Andromeda II je dokonce jedinou známou trpasličí sféroidální galaxií, v níž je taková rotace tak dobře patrná. Dále byly spektroskopicky v And II odhaleno několik populací hvězd, lišících se věkem, metalicitou a hustotním profilem. Tyto populace však nemají odlišné kinematické vlastnosti. Mezi nimi byla odhalena i populace hvězd středního věku, což je mezi šesticí vyšetřovaných trpasličích galaxií naprostá výjimka, v ostatních lze nalézt pouze hvězdy starší deseti miliard let.
I. Ebrová s E. Łokas v minulosti navrhovaly, že taková konfigurace by mohla vzniknout srážkou dvou trpaslíčích diskových galaxií. Počáteční parametry popisující pozici a orientaci obou předchůdců v numerické simulaci však musely být naladěny do velmi specifické kombinace, aby výsledek odpovídal pozorování. V nyní představované práci tuto numerickou simulaci zobecnily a vyšetřovaly vliv mírně odlišné konfigurace.
Numerická simulace vyšetřovala srážku dvou trpasličích galaxií s diskem s hmotností galaktického hala 109 sluncí a diskovou složkou padesátkrát méně hmotnou. Každá komponenta galaxie byla reprezentována milionem částic (tedy celkově se v simulaci řešil pohyb čtyř milionů částic). Každá simulace byla sledována po deset miliard let. Autorky realizovaly celkově pět různých náročných simulací s mírně odlišnými parametry (vzájemnými sklony disků a neradiálností srážky).
Vzhledem k tomu, že alternativním vysvětlením struktury And II je slapové působení blízké velké galaxie, spustily autorky ještě čtyři různě nastavené simulace vyšetřující pohyb a vývoj trpasličí galaxie kolem většího hvězdného ostrova, hmotnostně srovnatelného s naší Galaxií.
Z porovnání s pozorováními vyplývá, že hypotéza slapového působení velké galaxie nevysvětluje uspokojivě všechny pozorované vlastnosti And II a selhává zejména v popisu pozorovaném charakteru rotace. Naproti tomu ukázaly, že strukturu And II uspokojivě vysvětlují srážkové simulace a že výsledek není tolik citlivý na volbu počáteční konfigurace. Podmínkou je dostatečný sklon disků obou původních galaxií vůči sobě, který se může měnit o desítky stupňů oproti původní velmi specifické konfiguraci, a téměř radiální srážka. Ze simulace vyplývá, že ke srážce došlo před několika miliardami let, tedy z kosmologického hlediska přesto poměrně nedávno. Během ní byla nejspíše indukována dodatečná tvorba hvězd, jež vysvětluje přítomnost generace hvězd středního věku.
REFERENCE
Ebrová, I. & Łokas, E., The origin of prolate rotation in dwarf spheroidal galaxies formed by mergers of disky dwarfs, Astrophysical Journal 813 (2015) art. id. 10, preprint arXiv:1505.05412