Галактика Андромеды окружена созвездием карликовых галактик, плоскости которых наклонены по отношению к плоскости Андромеды. Анализ космологических симуляций, опубликованный в журнале Nature Astronomy, показал, что подобная степень асимметрии встречается лишь в 0,3% аналогичных систем, что делает Андромеду ярким отклонением в текущей космологической парадигме.
Пространственное распределение галактик даёт важнейшее представление о космологии и физике тёмной материи. Согласно стандартной космологической модели, небольшие галактики со временем сливаются в хаотическом процессе, образующем более крупные, и оставляющем после себя рои карликовых галактик, которые вращаются вокруг массивных галактик-хозяев в почти случайном порядке.
Однако новое исследование Лейбницкого института астрофизики в Потсдаме (AIP) показывает, что галактики-спутники соседней галактики Андромеды (M31) обладают удивительными и до сих пор необъяснимыми свойствами.
Вместо того чтобы быть беспорядочно разбросанными вокруг галактики-хозяина, как предсказывает стандартная модель космологии, более 80% этих карликовых галактик сосредоточены на одной стороне галактики Андромеды. Недавний набор данных однородных измерений расстояний для 37 спутников Андромеды подчёркивает это неожиданное расположение.
В частности, все спутники Андромеды, кроме одного, лежат в пределах 107° от линии, указывающей на Млечный Путь, — область, охватывающая лишь 64% окрестностей галактики-хозяина. До сих пор было неясно, бросает ли эта своеобразная конфигурация существенный вызов текущей космологической модели или находится в пределах космической вариативности.
Галактики-спутники галактики Андромеды (M31): Анимация показывает неравномерное распределение 37 известных галактик-компаньонов, сконцентрированных на одной стороне M31. Белая стрелка указывает направление на Млечный Путь
«Эта асимметрия сохранялась и даже становилась более выраженной по мере открытия более слабых галактик и уточнения расстояний до них, — объясняет Косуке Джейми Канехиса, аспирант AIP и ведущий автор исследования. — Наш анализ показывает, что подобная картина крайне редко встречается в современных космологических симуляциях».
Современные космологические симуляции, отслеживающие эволюцию галактик в течение космического времени, представляют собой ценный инструмент для предсказания и сравнения галактических систем в рамках стандартной космологии.
«Используя два известных симулятора, мы искали галактики-хозяева, похожие на Андромеду, и проанализировали пространственное распределение их карликовых спутников, используя специальные метрики для количественной оценки асимметрии. Сравнение наблюдаемой конфигурации Андромеды с этими смоделированными аналогами показало, что распределение её спутников необычайно редкое», — говорит доктор Марсель С. Павловски из AIP.
«Нужно перебрать более трёхсот смоделированных систем, чтобы найти хотя бы одну такую же экстремальную по асимметрии, как наблюдаемая в реальности». Это делает Андромеду экстремальным отклонением, противоречащим космологическим ожиданиям.
Асимметрия Андромеды становится ещё более загадочной в сочетании с другой её необычной особенностью: половина её спутников движется по орбитам, расположенным в одной плоскости – прямо как планеты, вращающиеся вокруг Солнца. Сосуществование такой плоскости галактик-спутников и однобокое распределение спутников является крайне неожиданным для стандартной космологической модели.
Это поднимает вопрос о том, является ли история эволюции Андромеды уникально аномальной или наше понимание формирования галактик на малых масштабах неполно.
Хотя эти выводы бросают вызов существующим космологическим теориям, они в значительной степени зависят от точности базовых симуляций, которые ограничены тем, насколько хорошо они моделируют звёздную физику и эволюцию галактик.
Следующие шаги связаны с определением того, является ли конфигурация Андромеды уникальным случаем, или же подобные анизотропные галактические системы существуют в других местах.
Усилия по изучению далёких систем и поиску сопоставимых асимметрий уже предпринимаются, а обзоры телескопов следующего поколения, такие как «Евклид», ускорят эти поиски. Кроме того, дальнейший анализ истории слияния Андромеды поможет определить, могут ли такие экстремальные асимметрии возникать естественным образом во Вселенной с преобладанием тёмной материи, и почему они отсутствуют в текущих симуляциях.
