Po raz pierwszy w historii astronomom udało się znaleźć dowody na to, że nawet najmniejsze galaktyki we Wszechświecie mają złożoną budowę, wskazując tym samym na zawikłaną historię obiektów.

Grupa naukowców z National Astronomical Observatory of Japan, litewskiego Instytutu Fizyki, University of Durham, Paris Observatory, Kyoto University, Gunma Astronomical Observatory oraz University of Tokyo przy pomocy Subaru Telescope odkryła halo gwiazd z ostrym obcięciem w karłowatej nieregularnej galaktyce Leo A, znajdującej się w tej samej grupie lokalnej, co Droga Mleczna. Odkrycie stanowi wyzwanie dla przyjmowanego obecnie schematu rozwoju galaktyki, bowiem pokazuje, że niewielkie galaktyki zamiast być jedynie pozostałością procesu formowania się ich większych towarzyszy, mogą posiadać własną, bogatą historię powstania.

Zrozumienie sposobu powstawania i ewolucji galaktyk w skali czasu porównywalnej do wieku Wszechświata jest jednym z największych wyzwań w dzisiejszej astronomii. W scenariuszu przewidywanym przez standartową kosmologię galaktyki powiększają się poprzez hierarchiczne łączenie się: niewielkie, pierwotnie gęste fluktuacje w płynnej dystrybucji materii wczesnego Wszechświata narastają, co owocuje powstaniem bardziej złożonych struktur jak na przykład Drogi Mlecznej. Większość licznych typów galaktyk we Wszechświecie – karłowate galaktyki nieregularne – mają zgodnie z tą teorią pozostawać niezmienione od miliardów lat wchodząc w skład pierwotnego, prehistorycznego budulca. Jest to jeden z powodów, z których w ostatnim czasie nastąpiło nasilenie badań w tym zakresie.

Zespół pod kierunkiem profesorów Nobuo Arimoto z National Astronomical Observatory of Japan oraz Vladasa Vanseviciusa z litewskiego Institute of Physics zajął się galaktyką Leo A – samotnym i niezwykle bogatym w gaz skupiskiem gwiazd o masie wynoszącej 0,01% masy Drogi Mlecznej oraz niskim procencie chemicznych elementów wytworzonych przez wczesne generacje gwiazd. Cecha ta wskazuje, że galaktyka ewoluowała bez znaczących interakcji z innymi galaktykami. Uważa się, że ma ona stosunkowo prostą budowę w odniesieniu do gigantycznych galaktyk dyskowych jak Droga Mleczna. Jednakże pogląd ten musi ulec zmianie po uwzględnieniu danych z zewnętrznych jej części zdobytych przez Subaru Telescope.

Zgodnie z tymi obserwacjami wiadomo już było, że Leo A ma rozmiary kątowe 7 na 5 minut kątowych, a Subaru Telescope wyposażony w Suprime-Cam był wręcz idealnym instrumentem obserwacyjnym do przyjrzenia się gwiazdom na jej krańcach. Pojedyncze ekspozycje o wysokiej jakości wykonane przy pomocy Suprime-Cam pokryły pole o wymiarach 34 na 27 minut kątowych (piksel to 0,2 na 0,2 sekundy kątowej). Zespół uzyskał trzypasmowe zdjęcia galaktyki w listopadzie 2001 roku. Aby prześledzić cały zakres gwiad w Leo A, zespół zastosował gałąź czerwonych gigantów (RGB) – wyewoluowanych gwiazd gwiazd o małej masie i niezwykle wysokiej jasności co ma dobrze reprezentować rozszerzoną strukturę galaktyk. Zbadano wnętrze największej elipsy w półgłownej osi na poniższym zdjęciu, wykrywając 1394 gwiazd RGB rozmieszczonych symetrycznie i gładko w polu.

Universe Today

Zdjęcie zostało wykonane przez instrument Subaru Telescope – Suprime-Cam – przy wykorzystaniu fali o długości 0,55 mikrona. Znajduje się na nim karłowata galaktyka nieregularna Leo A. Elipsa (b/a = 0,6, a – półgłówna oś) wskazuje: poprzednio zmierzony rozmiar galaktyki rzędu 3,5 minuty kątowej (turkusowy); kątową odległość, w której odkryte halo staje się widoczne – 5,5 minuty kątowej (niebieski); właściwy rozmiar galaktyki Leo A – 8 minut kątowych (czerwony); strefa źródeł w tle – 12 minut kątowych (zielony).

Zespół znalazł dysk o dużo większej średnicy, niż przypuszczaliśmy (5,5 minuty kątowej zamiast początkowych 3,5). Ponadto wnikliwe obserwacje pozwoliły na odkrycie nowych gwiezdnych składników w tej galaktyce, określonych przez zespół mianem halo, mającej znacznie mniejszy spadek liczby gęstych gwiazd RGB. Składnik halo kończy się na 8. minucie kątowej gwałtownym obcięciem liczby gwiazd RGB. Istnienie takich struktur nie miało dotychczas potwierdzenia obserwacyjnego.

Nowoodkryte halo wraz z ostrym, gwiezdnym obcięciem i dyskiem karłowatej galaktyki nieregularnej Leo A znacznie przypomina zarówno gwiezdne, jak i gazowe składniki znalezione w dużych galaktykach takich jak Droga Mleczna. Skomplikowana struktura wielkich, masywnych galaktyk jest uważana za skutek łączenia się mniej masywnych galaktyk. Jednakże galaktyka Leo A ma już zarówno halo, jak i dysk. Profesorowie N. Arimoto oraz V. Vansevicius uważają, że Leo A jest kamieniem milowym na drodze zrozumienia ewolucji galaktyk.