Асимметрия спутников Андромеды оказалась слишком редка

Распределение карликовых галактик вокруг массивных звездных систем помогает изучать темную материю и процессы формирования крупных структур во Вселенной. Согласно стандартной космологической модели ΛCDM, спутники должны хаотично распределяться вокруг центральной галактики после множества слияний. Однако наблюдения за Андромедой — ближайшей к Млечному Пути крупной галактикой — демонстрируют обратное.

Чтобы показать это, группа исследователей из Потсдамского астрофизического института проанализировала данные 37 спутниковых галактик Андромеды. Результаты опубликовали в журнале Nature Astronomy.

Ученые измерили угловое распределение спутников, используя данные орбитального телескопа «Хаббл» и однородные оценки расстояний. Для количественного определения асимметрии применили метод конусов: виртуальные области с разными углами раскрытия проверяли на максимальную концентрацию спутников.

Наиболее значимая асимметрия соответствовала конусу с углом 107 градусов, который направлен на Млечный Путь. Этот сектор охватил все, кроме одной галактики окружения Андромеды. Для сравнения: астрономы применили две крупные космологические симуляции — IllustrisTNG и EAGLE, которые учитывают как гравитационное взаимодействие, так и влияние барионной материи.

Среди 2375 смоделированных систем, похожих на Андромеду, лишь 0,3% демонстрировали сопоставимую асимметрию. Даже при учете возможной неполноты наблюдений этот показатель не превышал 0,5%. Ни одна из смоделированных систем не повторяла наблюдаемую степень смещения спутников в сторону «соседа».

На этом обнаруженные особенности окружения Андромеды не заканчивались. Половина ее карликовых галактик не только смещена в сторону Млечного Пути, но и вращается в единой плоскости толщиной менее 13 килопарсек. Такие уплощенные структуры встретились менее чем в 1% космологических симуляций, основанных на модели ΛCDM.

Существование сразу двух особенностей — уплощенности и асимметрии — у одной галактики ставит под сомнение современные представления об эволюции спутниковых систем. Приливные силы между нашей Галактикой и Андромедой слишком слабы, чтобы объяснить наблюдаемую структуру. Альтернативная гипотеза — недавнее поглощение групп карликовых галактик — тоже маловероятна, так как подобные скопления быстро разрушаются.

Поэтому пока структура спутниковой системы Андромеды остается необъясненной. Это либо указывает на пробелы в понимании роли темной материи, либо требует пересмотра сценариев формирования галактик.

Современные симуляции не могут учесть часть физических процессов, которые могли повлиять на формирование спутниковых систем. Проверка этих предположений станет доступна с запуском новых телескопов, таких как «Евклид», которые обнаружат аналогичные структуры у далеких галактик.