Исследование удалось провести на основе архивных изображений телескопа «Хаббл». При помощи фотометрии красных гигантов и метода TRGB ученые впервые определили точные расстояния до всех 18 галактик.
Изображения девяти карликовых галактик, описанных в исследовании российских астрономов / © Тихонов и др., 2020 год
Российские ученые, работающие в Специальной астрофизической обсерватории РАН в Архызе (крупнейший на территории России центр наземных наблюдений за Вселенной), у горы Пастухова, провели фотометрические наблюдения карликовых галактик, идентифицированных с помощью Arecibo Legacy Fast ALFA.
В итоге астрономам — Николаю Тихонову и Ольге Галазутдиновой — удалось вычислить точные расстояния до 18 карликовых галактик (галактики низкой светимости, число звезд в которых в десятки и более раз меньше, чем в Млечном Пути). Их работа опубликована на сайте препринтов arXiv.org.
Такие галактики обычно обнаруживают с помощью радионаблюдений в окрестностях группы галактик. Но, чтобы лучше понять их природу, необходимы точные измерения расстояния. Один из методов их определения известен как TRGB и базируется на измерении положения вершины звезд на ветви красных гигантов (этап эволюции звезд, наступающий после схода с главной последовательности для маломассивных звезд и звезд промежуточных масс; они имеют инертное гелиевое ядро, окруженное оболочкой водорода, в которой происходят реакции CNO-цикла).
Галазутдинова и Тихонов как раз использовали метод TRGB, чтобы точно определить расстояние до 18 карликовых галактик, которые обнаружили с помощью Arecibo Legacy Fast ALFA. Их изображения получили благодаря космическому телескопу «Хаббл».
«На основе изображений “Хаббла” для 18 карликовых галактик мы построили диаграммы “цвет — звездная величина” (показывают зависимость абсолютной звездной величины от массы галактики. — Прим. ред.), на которых видны как молодые звезды (голубые и красные сверхгиганты), так и старое звездное население (красные гиганты). Для каждой галактики мы определили положение вершины ветви красных гигантов (скачок TRGB) и цветовой индекс RGB. Это позволило вычислить расстояния до галактик и металличность красных гигантов (относительная концентрация элементов тяжелее водорода и гелия в звездах или иных астрономических объектах. — Прим. ред.) в этих галактиках на основе уравнения состояния Ли», — рассказали авторы исследования.
Как оказалось, изученные карликовые галактики расположены на расстоянии от 16,6 до 39,1 миллиона световых лет от Земли. Ближайший к нам карлик из исследованных — галактика AGC 238890, а самая удаленная — AGC 747826. По словам Галазутдиновой и Тихонова, их результаты точны — если учесть, что внутренняя точность расстояния некоторых карликовых галактик достигает даже 650 тысяч световых лет.
Остальные изученные карликовые галактики расположены на расстоянии не менее 20 миллионов световых лет, а путешествие до 11 из них заняло бы более 27,5 миллиона световых лет. При этом два объекта из исследования — AGC 198507 и AGC 739005 — оказались двойными галактиками. Помимо этого, шесть карликов из 18 отнесли к галактикам с низкой металличностью (обычно такое наблюдается у звезд населения II — старым светилам, возникшим вскоре после Большого взрыва), с измеренным значением [Fe / H] ниже минус 2,2. У AGC 198691, в свою очередь, металличность оказалась на уровне около минус 2,88.
Астрономы также отметили, что четыре карлика, которые они изучили, имеют асимметричную форму. По их словам, это можно объяснить, например, взаимодействием с соседней галактикой. Однако поблизости они не нашли подходящих для этого галактик.