Космологічне моделювання включає десятки можливих сценаріїв розвитку Всесвіту, не враховуючи такі фактори, як темна енергія (відома як лямбда), слабо взаємодіюча холодна темна матерія, накопичення газу на ранніх галактиках, утворення зірок, квазари і наднові.
Стандартне моделювання відтворює більшу частину особливостей реального Всесвіту і припускає, що десятки малих карликових супутникових галактик повинні обертатися навколо середніх галактик по випадкових орбітах, як це спостерігається в Чумацькому Шляху і Андромеді.
Однак нові дослідження вказують на те, що більшість супутникових галактик обертаються навколо своїх галактик-господарів в одній площині та в одному напрямку, подібно до планет, що орбітують навколо зірки.
Андромеда
Марсель Павловскі, науковий співробітник Інституту астрофізики в Лейпцигу, стверджує, що малі зоряні системи повинні розташовуватися навколо своїх головних галактик і рухатися в усіх напрямках хаотично.
Масивна еліптична галактика Центавр А є третім, після Чумацького Шляху й Андромеди, задокументованим прикладом "широкої полярної структури", де карликові супутники обертаються навколо центральної галактичної маси.
Таким чином, виникає феномен "орієнтованого вирівнювання переваг".
"Або симуляції недостатні через відсутність важливого компонента, або основна модель некоректна. Це дослідження можна розглядати як пошук альтернативних підходів".
Сумніви в достовірності космологічних моделей і симуляцій
"Це відкриття викликає сумніви в надійності деяких космологічних моделей і симуляцій", - заявляє Павловський.
Міжнародна команда астрономів виявила, що галактика Центавр А, розташована на відстані 13 мільйонів світлових років від Землі, оточена низкою карликових галактик-супутників, що обертаються навколо основного тіла у вузькому диску.
У статті, опублікованій у журналі Science у 2018 році, вчені зазначили, що це перше зареєстроване спостереження такого галактичного розташування за межами Місцевої групи, де розташована Чумацька дорога.
Складність дослідження руху карликових супутників навколо своїх господарів залежить від досліджуваної групи галактик. У випадку з Чумацьким Шляхом це відносно просто.
"Павловські іронізує, що можна отримати правильні рухи зірок, якщо зробити знімок в даний момент, а потім через три роки або більше, зробити ще один знімок, щоб визначити тангенціальну швидкість.
З використанням цієї методики вчені виміряли рух 11 галактик-супутників Чумацького Шляху, з яких вісім перебувають у тісному диску, перпендикулярному площині спіральної галактики. Однак можливо, що в системі є й інші супутники, які не можуть бути видимі із Землі, тому що закриті пиловим диском материнської зоряної системи."
Андромеда також дає можливість спостерігати розташування деяких супутникових галактик навколо спіралеподібної структури, що розширюється. Раніше проведене дослідження виявило 27 карликових галактик, з яких 15 розташовані у вузькій площині.
Згідно з Павловським, у Андромеди є ще одна перевага - диск, що обертається, що особливо помітно під час спостереження із Землі.
Супутники Центавра - "сплячі в архівах"
Центавр А розташований значно далі, а його супутники-компаньйони занадто тьмяні для наших телескопів, що ускладнює точне визначення відстаней і швидкостей. Однак в "архівах" є дані про 16 супутників Центавра А.
"Ми могли б використовувати той самий метод, що і з Андромедою, вимірюючи швидкості на основі прямої видимості, - пояснює астроном. Половина з них має червоний зсув, що вказує на їхнє віддалення від нас, тоді як інша половина має синій зсув, що говорить про їхнє наближення."
Науковці продемонстрували, що 14 із 16 супутникових галактик Центавра А рухаються за загальною схемою і обертаються навколо основної галактики вздовж площини. Це суперечить загальноприйнятим космологічним моделям і симуляціям, згідно з якими лише близько 0,5% супутникових галактик мають бути прихильні до головної галактики.
Щось несподіване
Ґрунтуючись на архівних даних, дослідження включало вибірку всього з 16 супутникових галактик Центавра А. Однак це виявилося достатнім для виявлення невідповідностей. Ба більше, в цій системі, ймовірно, присутні інші, поки що невидимі супутники. А нові дані підтверджують сильну кінематичну кореляцію.
Таким чином, спостережувані дані суперечать космологічним прогнозам, хоча нові вимірювання могли б, у теорії, показати протилежне. Однак... цього не сталося. Астрономи засмучені: "щось несподіване відбувається", але не хочуть визнавати помилковість космологічної теорії.
"З 2018 року був досягнутий прогрес у теоретичній галузі, і ми задумалися, чи зможе це допомогти розв'язати проблему", - каже Павловський.
"У нашому новому дослідженні ми порівнюємо дані з сучасним симулятором IllustrisTNG, який пропонує низку поліпшень порівняно з попередніми симуляторами.
Однак, ми знову виявляємо аналогічне протиріччя: системи з таким екстремальним ступенем кореляції, як спостерігається у Центавра А, залишаються рідкісними в змодельованих всесвітах. Тільки одна з кількох сотень має демонструвати подібні структури.
Ба більше, немає суттєвої різниці між симуляціями, що моделюють складнощі баріонної фізики, і тими, які просто фокусуються на розподілі темної матерії. Проблема, пов'язана з площинами галактик-супутників, є доволі фундаментальною, тому що незначні зміни в деталях моделювання є недостатніми для її розв'язання.
Цікаво, що нещодавно астрономи виявили подібні структури, наприклад, навколо NGC 253 і NGC 2750, а також у більш великому статистичному дослідженні 100 супутникових систем. Але особливого значення цим відкриттям не надали.
