Eridanus II - Eridanus II - Wikipedia

tento článek je psán jako osobní reflexe, osobní esej nebo argumentační esej který uvádí osobní pocity editora Wikipedie nebo představuje originální argument o tématu. Prosím pomozte to vylepšit přepsáním do encyklopedický styl. (Květen 2020) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

The Trpaslík Eridanus II je nízký povrchový jas trpasličí galaxie v souhvězdí Eridanus. Eridanus II byl nezávisle objeven dvěma skupinami v roce 2015 s využitím údajů z Průzkum temné energie (Bechtol a kol., 2015; Koposov a kol. 2015 ). Tento galaxie je pravděpodobně vzdálený satelit mléčná dráha. Li et al., 2016. Eridanus II obsahuje centrálně umístěný kulová hvězdokupa; a je nejmenší, nejméně svítící galaxie, o které je známo, že obsahuje kulovou hvězdokupu. Crnojević et al., 2016. Eridanus II je významný, v obecném smyslu, protože široce přijímaný Lambda kosmologie CDM předpovídá existenci mnohem více trpasličích galaxií, než bylo dosud pozorováno. Hledání právě takových těl bylo jednou z motivací pro pokračování Průzkum temné energie pozorování. Eridanus II má zvláštní význam díky své zdánlivě stabilní kulové hvězdokupě. Stabilita této kupy poblíž středu takové malé, rozptýlené galaxie omezuje povahu temná hmota. Brandt 2016.

Objev a historie pozorování

Od konce dvacátého století byly nejuznávanější kosmologie postaveny na základech ModelCDM model který je zase založen na podloží Velký třesk kosmologie 60. a 70. let. Jednoduše řečeno, přidává addsCDM temná energie (Λ) a studená temná hmota (CDM) velkému třesku, abychom vysvětlili hlavní rysy vesmíru, které dnes pozorujeme. ΛCDM popisuje vesmír, jehož hmotě dominuje temná hmota. V takovém vesmíru lze galaxie považovat za narůstání normálu (baryonický ) hmota na největší koncentrace temné hmoty. ΛCDM však nepředpovídá žádnou konkrétní stupnici koncentrací CDM (Koposov a kol. 2015; Besla et al., 2010: 5 ). Ve skutečnosti to naznačuje, že pro každou pozorovatelnou galaxii o velikosti naší vlastní galaxie Mléčné dráhy by měly existovat desítky nebo stovky menších těl temné hmoty (Koposov a kol. 2015; Bechtol a kol., 2015 ). Ty by měly obsahovat mnohem méně baryonické hmoty než „normální“ galaxie. Měli bychom tedy pozorovat mnoho, velmi slabých satelitních galaxií kolem Mléčné dráhy.

Do roku 1990 však bylo známo pouze asi 11 satelitů Mléčné dráhy (Pawlowski a kol., 2015; Bechtol a kol., 2015 ). Rozdíl mezi počtem známých satelitů a očekávaným počtem v ΛCDM se označuje jako problém „chybějícího trpaslíka“ nebo „podstruktury“.^[2] Simon & Geha (2007) také diskutují o různých kosmologických a astrofyzikálních „opravách“, které mohou sladit teorii a pozorování, aniž by vyžadovaly mnoho nových trpasličích galaxií. Probíhají snahy o určení, zda lze pozorovat předpokládanou populaci slabých satelitních galaxií, a nyní je hlášeno mnoho nových trpasličích satelitů. Jedním z nejvýznamnějších současných úsilí je Průzkum temné energie (DES), který ve velké míře využívá jeden z nové generace chilských dalekohledů, 4m přístroj Blanco na Meziamerická observatoř Cerro Telolo (Bechtol a kol., 2015: 1 ). Počátkem roku 2016 byly výsledky slibné, bylo pozorováno a hlášeno více než tucet nových satelitních galaxií.

Eridanus II je jedním z těchto nově objevených satelitů. Objev provedli nezávisle dvě skupiny pracující z dat DES a jejich výsledky byly publikovány současně v roce 2015 (Bechtol a kol. 2015; Koposov a kol., 2015 ). Skupina DES a třetí skupina vědců provedla podrobnější následná pozorování koncem roku 2015 pomocí obou metod Magellanovy nástroje v Las Campanas v Chile. Tato pozorování zahrnovala podrobnější spektrální data a zaměřila se také na centrální kulovou hvězdokupu Eridanus II (Crnojević et al., 2016; Zaritsky et al., 2016; Li et al., 2016 ). Konečně, Crnojević a kol. (2016) také provedla pozorování počátkem roku 2016 pomocí Radiový dalekohled Byrd Green Bank v Green Bank, Západní Virginie, USA. Další údaje byly získány z přezkoumání starších průzkumů radioteleskopů, které zahrnovaly oblast oblohy obsazenou Eridanem II (Westmeier et al., 2015 ).

Vlastnosti

Umístění

Eridanus II se nachází hluboko na jižní obloze. Jelikož Eridanus II je slabý, rozptýlený objekt rozložený na několika obloukových minutách oblohy, nelze jeho polohu určit s velkou přesností. Nejpodrobnější pozorování jsou pravděpodobně z Crnojević a kol. (2016), kteří hlásí (J2000) nebeské souřadnice RA 3h 44m 20,1s (56,0838 °) a Prosinec −43 ° 32 '0,1 "(−43,5338 °). To odpovídá galaktické souřadnice z l = 249,7835 °, b = -51,6492 °. Pokud bychom tedy měli stát na galaktické rovině v pozici našeho slunce, otočené směrem ke středu naší galaxie, byl by Eridanus II po naší pravici a pod námi, asi v polovině oblohy od horizontály.

Vzdálenost k Eridanu II byla odhadnuta pomocí různých metod. Všichni spoléhají na přizpůsobení pozorovaných hvězd křivce (an isochron ) na barevný diagram (CMD), poté porovnáním svítivosti hvězd z cílové galaxie se svítivostí hvězd z ekvivalentních pozic na CMD v galaxiích o známé vzdálenosti, po různých korekcích pro odhadovaný věk a metalicita (odvozeno částečně z procesu přizpůsobení křivky). Viz např. Sand a kol. (2012). Výsledky byly poměrně konzistentní: 330 kpc (1076 kly ) (Bechtol a kol., 2015 ), 380 kpc (1238 kly) (Koposov a kol., 2015 ) a 366 ± 17 kpc (1193 ± 55 kly) (Crnojević et al., 2016 ). Bez ohledu na přesnou hodnotu vzdálenosti je Eridanus II nejvzdálenějším z aktuálně známých těles, která jsou pravděpodobně satelity Mléčné dráhy (Id. ).

Rychlost

Určení, zda je Eridanus II ve skutečnosti satelitní galaxií, závisí částečně na porozumění její rychlosti. Li a kol. (2016) nedávno zahájili tuto náročnou sérii měření. Většina obtíží souvisí se skutečností, že i když je Eridanus II astronomicky vzdálený, z kosmologického hlediska je příliš blízko. Nejen, že jsou spektrální červené posuny na tuto vzdálenost docela malá, ale s galaxií nelze zacházet jako s bodovým objektem. Li a kol. byli nuceni dívat se na spektra jednotlivých hvězd, které se všechny navzájem pohybovaly rychlostí ne menší než rychlost Eridana II vzhledem k pozorovatelům, kteří se také pohybovali znatelnými rychlostmi kolem středu Země , Slunce a střed naší vlastní galaxie. Navzdory těmto obtížím Li a kol. byli schopni dosáhnout velmi těsného rozložení rychlostí se středem na 75,6 km / s ve směru od nás. Jelikož nás však sluneční rotace kolem středu Mléčné dráhy v současnosti nese téměř přímo od Eridana II (tj. Nalevo od pozorovatele popsaného výše), pohyb Eridana II jej ve skutečnosti nese směrem k střed naší galaxie rychlostí asi 67 km / s (Li et al., 2016: 5, tabulka 1 ).

I když tato pozorování řeší problém radiální rychlosti, pohybu Eridana II směrem ke středu naší galaxie, nemohou vyřešit problém příčné rychlosti pohybu v pravém úhlu k hranici mezi Eridanem II a Mléčnou dráhou. To znamená, že nemůžeme určit, zda Eridanus II obíhá kolem Mléčné dráhy, nebo se jednoduše pohybuje v jejím směru zvenčí systému. Li a kol. (2016: 7–8) hlásí, že Eridanus II nevykazuje „ocas“ nebo gradient hvězd nižší (nebo vyšší) rychlosti v určitém směru, což by mohlo poskytnout vodítko pro příčnou rychlost této galaxie. Poukazují však na to, že objekt podobný Eridanovi II by potřeboval celkovou rychlost asi 200 km / s, aby unikl zajetí Mléčnou dráhou. Vzhledem k jeho radiální rychlosti 75 km / s by Eridanus II potřeboval příčnou rychlost asi 185 km / s, aby se vyhnul zachycení - jistě možné, ale nepravděpodobné. Kromě toho poukazují na výsledky podrobných simulačních studií Místní skupina (Garrison-Kimmel et al., 2014 ). Všechny objekty umístěné podobně jako Eridanus II v těchto simulacích byly určeny jako satelity Mléčné dráhy (Li a kol. (2016: 8) ).^[3] Z důvodů, o nichž bude pojednáno v závěrečné části, se většina vědců nyní domnívá, že Eridanus II je extrémně dlouhodobý (tj. Několik miliard let na oběžnou dráhu) satelit Mléčné dráhy, který pravděpodobně začíná pouze druhým přístupem k naší galaxii.

Eridanus II se pohybuje směrem ke středu Mléčné dráhy rychlostí 67 km / s. Avšak použití aktuální hodnoty Hubbleova konstanta (tj. asi 76 km / s / Mpc), prostor mezi dvěma galaxiemi se také zvětšuje rychlostí asi 26 km / s. Hubbleova konstanta se také věří, že se časem mění, takže orbitální dynamiku na stupnici megaparseků a miliard let nelze jednoduše spočítat pomocí Newtonův gravitační zákon. Kromě toho je třeba vzít v úvahu rychlost zpoždění světla. Měření rychlosti Li a kol. (2016) využili světlo vyzařované Eridanem II přibližně před milionem let. V současné době je Eridanus II pravděpodobně jen asi 300 kpc daleko (oproti pozorovaným 380 kpc) a významně zrychlil za pozorovaných 67 km / s směrem k Mléčné dráze.^[4]

Velikost, tvar a rotace

Eridanus II nemá sférický tvar a jeho eliptičnost (ε) byla odhadnuta na přibližně 0,45 (Crnojević et al., 2016; Koposov a kol., 2015 ). Jeho velikost závisí na předpokladech o distribuci hmoty a trojrozměrné struktuře. Crnojević a kol. (2016) zjistí, že jejich data jsou v souladu s jednoduchým exponenciální distribuce hmoty a poloměr polosvětla (poloměr obklopující polovinu svítivosti galaxie) 277 ± 14 pc (~ 890 světelných let), se zjevným průměrem polosvětla 4,6 arcmin pozorovatelům na Zemi.

Nepředpokládá se, že by galaktická struktura této malé velikosti vykazovala známky koherentní rotace.^[2] Ve svých studiích rychlosti Eridana II. Li a kol. (2016) nenalezli žádný rychlostní gradient nebo anizotropii, která by naznačovala koherentní rotaci. Materiál tvořící Eridanus II musí obíhat kolem galaktického středu, ale neexistují žádné důkazy o dobře definované rovině nebo koordinovaném směru otáčení.

Vztah k ostatním objektům

Řada pracovníků spekulovala o sdružení mezi Magellanovy mraky a různé trpasličí galaxie v Místní skupina, včetně Eridana II. Magellanova mračna jsou dvě satelitní galaxie^[5] Mléčné dráhy, které jsou v současné době vzdálené asi 60 kpc a jsou od sebe odděleny 24 kpc. Tuto práci hodnotí - stručně, ale důkladně - Koposov a kol. (2015: 16–17). Koposov a spolupracovníci poznamenávají, že Mraky vykazují výrazné známky zkreslení charakteristického pro slapový stres. Tento stres mohl být vyvolán blízkostí k Mléčné dráze, ale simulace naznačují, že je to spíše výsledek interakcí mezi samotnými Mraky (Besla a kol. (2010); Diaz & Bekki (2011) ).

Koposovova skupina naznačují, že Magellanovy mraky mají správnou velikost a věk, aby byly součástí volně vázaného sdružení malých galaxií, které bylo zachyceno Mléčnou dráhou, což má za následek rozptyl malých galaxií, včetně Eridanus II, zhruba zarovnaných podél trajektorie mraků. Jak poznamenávají, důkazy o takové existující asociaci nejsou přesvědčivé, ale vysvětlují jinak „alarmující“ počet malých galaxií, které se nacházejí podél relativně úzké nebeské chodby. Kromě toho je známo, že podobné shluky trpasličích galaxií obývají specifické chodby kolem jiných hlavních galaxií v místní skupině.

Pawlowski a kol. (2015) Všimněte si také vyrovnání Eridanus II s Magellanovými mračny, ale pochybujte, že Eridanus II je náležitě součástí magellanské kupy trpasličích galaxií kvůli jeho značné vzdálenosti od ostatních podezřelých členů skupiny. Na druhou stranu argumentují existencí dobře definované roviny běžící z Galaxie Andromeda do Mléčné dráhy. Tato rovina, tlustá pouze 50 kpc (160 ly), ale široká až 2 Mpc (6,5 milionu ly), zahrnuje 10 v současnosti známých trpaslíků, vše více než 300 kpc z kterékoli z hlavních galaxií místní skupiny. Tito pracovníci pozorují, že Eridanus II není tak dobře omezen na letadlo jako ostatní členové, a naznačují, že to může mít něco společného s jeho vzdáleným vyrovnáním s Magellanovými mračny.^[6]

Hvězdné vlastnosti

Hvězdná populace a věk

Hvězdy v Eridanus II jsou do značné míry v souladu s velmi starou (~ 10 miliard let) a nízkou kovovou ([Fe / H] <−1) populací, podobně jako u jiných malých trpasličích galaxií, stejně jako u mnoha kulových hvězdokup. Své barevný diagram (CMD) ukazuje značenou červenou vodorovnou větev (RHB), která někdy označuje populaci bohatou na kovy (Koposov a kol. (2015: 11); Crnojević et al., (2016: 2–3) ). The Red Giant Branch (RGB) je relativně vertikální, vylučuje jakýkoli velký podíl mladých (250 milionů let nebo méně), hvězd bohatých na kov (Crnojević et al., 2016: 2–3 ). Nicméně síla Horizontální větev a přítomnost neočekávaně velkého počtu hvězd na levé (tj. modřejší) straně hlavní sekvence naznačovala, že Eridanus II obsahoval alespoň dvě populace hvězd (Koposov a kol. (2015); Crnojević et al., (2016) ).

Na základě těchto náznaků základní rozmanitosti Crnojević et al., (2016) se rozhodl rekonstruovat CMD jako součet dvou populací. Zjistili, že se dobře hodí k modelu, ve kterém Eridanus II složil více než 95% starověkých hvězd vytvořených před 10 miliardami let nebo více, s několika procenty hvězd středního věku, řádově 3 miliardy let. Tento obecný obraz částečně potvrdil Li a kol. (2016), který ukázal, že mnoho zjevně mladých hvězd v Eridanu II mělo rychlosti a spektra, které je označovaly jako kontaminanty v popředí - hvězdy z naší vlastní galaxie, které prostě ležely ve stejné části oblohy jako Eridanus II.

Světelnost a metalicita

Na základě jejich dvousložkového modelu a známé vzdálenosti od Eridana II. Crnojević et al., (2016: 4) určil jeho absolutní velikost M_PROTI = -7,1 ± 0,3. Z celkového světla vyzařovaného Eridanem II připisovali 94% (~ 5,6 ± 1,5 x 10⁴ L_⊙) na starou hvězdnou populaci a 6% (~ 3,5 ± 3 x 10³ L_⊙) hvězdám středního věku.

Li a kol. (2016) vypočítal průměrnou metalicitu Eridanus II měřením velikosti vrcholů absorpce tripletů vápníku ve spektrech od 16 jednotlivých hvězd na RGB. Tato technika obvykle vyžaduje spektra hvězd horizontální větve, ale v jejich systému je nelze dostatečně vyřešit. Použili proto spektra RGB hvězd s korekcemi, které dříve vypracovala skupina DES (Simon a kol., 2015 ). Z těchto údajů Li a kol. vypočtena velmi nízká průměrná metalicita −2,38,^[7] se širokou disperzí 0,47 dex. Tento neobvykle široký rozptyl hodnot metalicity může také odrážet přítomnost více hvězdných populací.

Hmotnost

Bechtol a kol. (2015) odhadli celkovou hmotnost hvězd v Eridanus II na řádově 8,3 x 10⁴ sluneční hmoty. Toto je funkce počáteční hmotnosti popsaná v Chabrier (2001), vypočítané na základě různých předpokladů o hmotnosti populace hvězd příliš slabých na to, aby byly detekovány přímo. Chabrierův semi-empirický vzorec byl založen na hvězdách relativně blízkých našemu vlastnímu Slunci, populaci radikálně odlišnou od hvězd Eridana II. Odhad je však založen na základech hvězdné chemie, které jsou považovány za univerzální. Celková hmotnost galaxie je uvedena níže v diskusi o temná hmota.

Kulová hvězdokupa Eridanus II

Snad nejpřekvapivější charakteristikou Eridana II je to, že je jeho hostitelem kulová hvězdokupa. Díky tomu je Eridanus II o řádově nejmenší světelný objekt, o kterém je dosud známo, že obsahuje kulovou hvězdokupu (Crnojević et al., (2016: 4) ). Klastr má poloměr poloměru světla 13 pc (42 ly) a absolutní velikost -3,5. Přispívá asi 4% k celkové galaktické svítivosti (Crnojević et al., (2016: 4) ).

Klastr leží ve vzdálenosti 45 pc (150 ly) od vypočítaného galaktického středu (v projekci). Takové jaderné klastry jsou v trpasličích galaxiích docela běžné, což motivovalo vyšetřování možné úlohy jaderných klastrů při formování galaxií (Georgiev a kol., 2009; Georgiev a kol., 2010 ). Zaritsky a kol. (2015) prokázali, že existence a vlastnosti kulové hvězdokupy Eridanus II jsou v souladu s tím, co je již známo o hvězdokupách v trpasličích galaxiích, když jsou extrapolovány na neočekávaně objekty s nízkou svítivostí.

Ostatní komponenty

Plyn

Dalším neočekávaným rysem Eridanus II byla téměř absence volného mezihvězdného plynu. Až do objevení Eridana II astronomové obecně věřili, že trpasličí galaxie blízké (<300 kpc) Mléčné dráze jsou z velké části bez plynu, zatímco vzdálenější trpasličí galaxie si uchovávají významná množství volného plynného vodíku (např. Garrison-Kimmel et al., 2014: 14; Spekkens a kol., 2014 ). Takový mezihvězdný plyn je detekován pomocí radioteleskopů k měření charakteristických spektrálních podpisů atomového vodíku. Ani přezkum předchozí práce v průzkumu (Westmeier et al., 2016 ), ani cílená radioteleskopická pozorování Eridana II (Crnojević et al., 2016 ) byli schopni detekovat plynný vodík spojený s Eridanem II.

Obecná absence plynu v trpasličích galaxiích blízko Mléčné dráhy (nebo v jiných velkých galaxiích) je považována za výsledek buď přílivového odizolování v gravitačním poli většího tělesa, nebo tlaku beranu přímým kontaktem s jeho mezihvězdným plynem obálka (viz např. Jethwa et al., 2016: 17 ). Toto porozumění vedlo Crnojević et al., 2016 k závěru, že Eridanus II je vázán na Mléčnou dráhu a je na svém druhém pádu směrem k naší galaxii. Jsou však možná i jiná vysvětlení. Například jako Li a kol. (2016: 10) poukázat na to, že Eridanus II mohl během roku ztratit plyn Reionizační událost ke kterému došlo přibližně 1 miliardu let po Velkém třesku; ačkoli, jak Li a kol. zdůraznit, že toto vysvětlení je poněkud v rozporu s přítomností populace středního věku hvězd, která se pravděpodobně vytvořila z volného vodíku před 4–6 miliardami let.^[8]

Temná hmota

Podle definice, Temná hmota má malou, pokud vůbec nějakou interakci s baryonickou hmotou, kromě jejího gravitačního pole. Množství temné hmoty v galaxii lze odhadnout porovnáním její dynamické hmotnosti, hmotnosti potřebné k zohlednění relativního pohybu hvězd v galaxii, s její hvězdnou hmotou, hmotou obsaženou ve hvězdách potřebnou k zohlednění galaxie zářivost. Jak je uvedeno výše, Bechtol a kol. (2015) odhadli světelnou hmotnost Eridana II na řádově 8,3 x 10⁴ sluneční hmoty. Dále, jak je vysvětleno v předchozí části, Westmeier et al. (2016) a Crnojević a kol. (2016) ukázaly, že příspěvek volného plynu k celkové hmotnosti Eridanus II je pravděpodobně zanedbatelný a nebude komplikovat srovnání. Zbývá pouze odhadnout dynamickou hmotnost.

Dynamickou hmotnost galaxie lze odhadnout, pokud známe vzájemné rychlosti hvězd. Jak bylo popsáno v části o rychlosti, rychlosti hvězd v Eridanus II - vzhledem k Zemi - byly měřeny pomocí Li a kol. (2016). Pohyb hvězd vůči sobě lze poté odhadnout z variace („rozptyl“) rychlostí vzhledem k vnějšímu pozorovateli. Toto číslo bylo vypočteno Li a kol. (2016: 5) a bylo zjištěno, že σ_proti = 6,9 km / s Jak však bylo zmíněno v části rychlosti, je možné měřit hvězdné rychlosti pouze v jednom směru, podél linie spojující pozorovatele a Eridana II. Naštěstí to stačí. Wolf a kol. (2010) ukázal, že nutně symetrický pohyb hvězd v kulové hvězdokupě nebo sféroidním trpaslíkovi umožňuje vypočítat dynamickou hmotu obsaženou v poloměru světla (tj. poloměr obklopující polovinu svítivosti) pouze z rozptylu radiální rychlosti, s velmi málo dalšími předpoklady .

Při použití tohoto vzorce Li a kol. (2016: 5–6) zjistil, že dynamická hmota polovičního světla byla řádově 1,2 x 10⁷ sluneční hmoty. Při použití odhadu celkové světelné hmoty podle Bechtola a kol. By to znamenalo, že 99,7% hmoty Eridanus II je temná hmota. Tento vztah je však obvykleji vyjádřen jako poměr hmotnosti k světlu v solárních jednotkách (M_⊙/ L._⊙). Aplikování výsledků svítivosti tedy Crnojević a kol. (2016), Li a kol. (2016) uvádějte poměr hmotnosti k světlu 420. Všimněte si, že poměr temné hmoty k baryonické hmotě ve vesmíru je obecně v řádu 5 nebo 6. Prostě Eridanus II je v mimořádné míře ovládán temnou hmotou.

Diskuse a význam

Eridanus II přitahoval pozornost astrofyzikální komunity hlavně ve třech oblastech. Jedná se o (1) částečné potvrzení předpovědí o ΛCDM kosmologie týkající se počtu malých, slabých trpasličích galaxií v Místní skupina; (2) otázky, které Eridanus II vyvolává ohledně historie mléčná dráha a Magellanovy mraky; a (3) omezení kladená na povahu temná hmota neočekávaným nálezem zdánlivě stabilní kulová hvězdokupa v srdci této podivné malé galaxie. První dva body byly do určité míry diskutovány v předchozích částech. Třetí vyžaduje trochu více pozornosti.

Eridanus II a Lambda-CDM

Jak je uvedeno v úvodní části, jedním z hlavních cílů Průzkum temné energie bylo určit, zda počty slabých trpasličích galaxií předpovídají ΛCDM kosmologie skutečně existoval. Zdá se, že DES je v zásadě úspěšný. DES a podobné snahy jistě ukázaly, že oblast kolem Mléčné dráhy obsahuje mnohem větší počet trpasličích galaxií, než bylo známo před několika desítkami let. Konečný výsledek tohoto hledání je však stále nejasný. Zejména, Koposov a kol. (2015) krátce zní dvě zajímavé, ale nesouhlasné poznámky. Nejprve si všimnou, že trpasličí galaxie identifikované DES jsou hlavně příliš velké a příliš jasné. Nejedná se o členy třídy skutečně drobných, téměř neviditelných objektů předpovězených mnoha verzemi ΛCDM. Jedná se spíše o objekty podobné těm, které již byly identifikovány v Průzkum digitálního nebe Sloan (Koposov et al., 2015: 13) ). Na našich očekáváních tedy může být něco špatně. Druhým a možná souvisejícím bodem je, že průzkum Sloan „odhalil, že se zdá, že existuje mezera v distribuci účinných poloměrů mezi kulovými hvězdokupami (GC) a trpaslíky, která se rozprostírá přes širokou škálu světelnosti.“ Koposov a kol. (2015: 1). To znamená, že pokud nenajdeme novou populaci mezi kulovými hvězdokupami a současnou plodinou poměrně robustních galaktických trpaslíků, můžeme být nuceni dojít k závěru, že na určitých stupnicích organizace temné hmoty je něco zvláštního. I když by taková mezera stěží ohrozila základy kosmologie ΛCDM, vyžadovala by vážné vysvětlení.

Galaktická historie

Jak bylo již dříve zmíněno, Li a kol. (2016) předběžně usoudit, že Eridanus II je satelit Mléčné dráhy. Zatímco rychlosti určené těmito vyšetřovateli jsou v souladu s prvním nebo druhým pádem, domnívají se, že je pravděpodobnější, že Eridanus II přistupuje k naší galaxii druhým způsobem. Zejména poukazují na nepřítomnost mezihvězdného plynu u Eridana II. To lze nejsnadněji vysvětlit, pokud dřívější setkání s Mléčnou dráhou zbavilo galaxii volného plynu přílivovým odizolováním nebo tlakem berana. Kromě toho poznamenávají, že druhá epizoda formování hvězd pravděpodobně odpovědná za populaci hvězd středního věku se shoduje zhruba s odhady oběžného období Eridanus II odvozenými ze simulace ELVIS: tedy v sousedství tří miliard let.

Eridanus II je také potenciálně významný pro historii Magellanova mraků a místní skupiny. Oba Koposov a kol. (2015) a Pawlowski a kol. (2015) si všimli jeho vyrovnání s dalšími galaktickými trpaslíky spojenými s Magellanovými mračny, ačkoli Eridanus II je docela vzdálený od ostatních členů této skupiny. Pawlowski a kol. (2015) pozorovat, že je také v souladu s řadou trpaslíků spojených s Galaxie Andromeda, ale zdá se být mírně mimo rovinu. Proto může být Eridanus II členem kterékoli z těchto galaktických komunit, obou, nebo jednoho z nich. Bez ohledu na konečný úsudek bude pravděpodobně Eridanus II důležitým faktorem při řešení tohoto důležitého segmentu naší galaktické historie.

Omezení temné hmoty

V důležitém nedávném článku Brandt (2016) tvrdí, že přítomnost stabilní kulové hvězdokupy poblíž centra Eridanus II klade vážná omezení na určité možné formy temná hmota. Ačkoli bylo navrženo libovolné množství kandidátů na temnou hmotu, hlavní uchazeči lze rozdělit do dvou skupin: WIMPS (Slabě působící masivní částice ) a MACHO (MAsive Compact Halo Objects ). Jedna důležitá třída MACHO se skládá z prvotní černé díry. Tyto objekty se mohou pohybovat od 10⁻² do 10⁵ sluneční hmoty nebo vyšší, v závislosti na podrobnostech příslušné kosmologie a rozsahu možného sloučení po velkém třesku. Viz např. García-Bellido (2017). Brandtova práce se zaměřuje na černé díry směrem ke střednímu a hornímu konci této řady hmot.

Brandt poznamenává, že fyzika kulových hvězdokup je podobná fyzice difúze. Opakované gravitační přestupy mezi tělesy postupně působí na vyrovnání kinetické energie, která je úměrná druhé mocnině rychlosti. Čistý efekt se po dostatečně dlouhou dobu třídí podle hmotnosti. Masivnější objekty s nízkou rychlostí mají tendenci zůstat blízko středu kupy, zatímco méně hmotné objekty jsou umístěny na vzdálenějších trajektoriích nebo zcela vyloučeny ze systému. V každém případě se shluk postupně rozšiřuje, zatímco nejhmotnější objekty zůstávají relativně blízko středu hmoty. Vzhledem k drtivé dominanci temné hmoty v Eridanu II musí být gravitační dynamika globulární kupy poháněna temnou hmotou. A pokud je temná hmota hlavně sbírkou černých děr větších než průměrná hvězda, efekt třídění by měl způsobit, že se kupa rozšíří do velké velikosti a možná nakonec vysune všechny hvězdy kromě těch největších. Zelená (2016) nedávno rozšířil Brandtovy rovnice, aby umožnil rozmanitou škálu hmot černých děr.^[9]

Existuje několik omezení tohoto argumentu, všechna jsou Brandtem uznána a diskutována. Tři z nich jsou relevantní zde. Za prvé, ze všech možných typů temné hmoty navržených teoretiky, právě jednomu byla poskytnuta experimentální podpora; ale tento jeden typ je přesně ten druh černé díry, o kterou zde jde. Pokud nic jiného, ​​první detekce gravitačních vln o LIGO ukázal (a) že černé díry této velikosti skutečně existují a (b) že jsou dostatečně běžné na to, aby srážka a sloučení dvou takových objektů byla první samostatnou událostí pozorovanou LIGO (Abbott a kol., 2016 ). Zadruhé, jak diskutoval Brandt (2016) a Carr (2016), síla omezení uložených kulovou hvězdokupou Eridanus II závisí jak na podílu temné hmoty tvořené těmito mezilehlou černou dírou, na distribuci této hmoty, tak na časových stupnicích povolených pro proces hromadného třídění. Za třetí, kulová hvězdokupa Eridanus II je prakticky jedinečná. Je možné, ne-li zvláště pravděpodobné, že se shluk ukáže jako popředí kontaminující látky, přechodný jev nebo struktura vytvořená jinde a nedávno zachycená Eridanem II. Stručně řečeno, kulová hvězdokupa Eridanus II bude pravděpodobně na nějakou dobu důležitou, ale nikoli rozhodující součástí lexikonu temné hmoty.

Reference

Citace

Souřadnice: 03^h 44^m 20.1^s, −43° 32′ 01.7″