Una galaxia enana esferoidal ( dSph ) es un término en astronomía que se aplica a galaxias pequeñas, de baja luminosidad, con muy poco polvo y una población estelar más antigua. Se encuentran en el Grupo Local como compañeros de la Vía Láctea y como sistemas compañeros de la Galaxia de Andrómeda (M31). Si bien son similares a las galaxias elípticas enanas en apariencia y propiedades, como poco o nada de gas o polvo o formación estelar reciente , tienen una forma aproximadamente esferoidal y generalmente tienen una luminosidad más baja.
A pesar de que los radios de los dSphs son mucho mayores que los de los cúmulos globulares , son mucho más difíciles de encontrar debido a sus bajas luminosidades y brillos superficiales. Las galaxias enanas esferoidales tienen una amplia gama de luminosidades, y las galaxias enanas esferoidales conocidas abarcan varios órdenes de magnitud de luminosidad. [1] Sus luminosidades son tan bajas que Osa Menor , Carina y Draco , las galaxias enanas esferoidales conocidas con las luminosidades más bajas, tienen relaciones masa-luz (M/L) mayores que las de la Vía Láctea. [2] Los esferoidales enanos también tienen poco o ningún gas y no hay signos evidentes de formación estelar reciente. [3] [4] Dentro del grupo local , los dSph se encuentran principalmente cerca de la Vía Láctea y M31 . [5] [6]
Las primeras galaxias enanas esferoidales descubiertas fueron Sculptor y Fornax en 1938. [2] El Sloan Digital Sky Survey ha dado como resultado el descubrimiento de 11 galaxias dSph más en 2007 [7] Para 2015, se descubrieron muchas más galaxias dSph ultradébiles, todas satélites de la Vía Láctea. [8] Se descubrieron nueve dSph potencialmente nuevos en el Dark Energy Survey en 2015. [9] Cada dSph lleva el nombre de las constelaciones en las que se descubren, como la galaxia esferoidal enana de Sagitario , todas las cuales consisten en estrellas generalmente mucho más antiguas que 1 –2 Gyr que se formó en el lapso de muchos gigaaños. [2]
Por ejemplo, el 98% de las estrellas de la galaxia esferoidal enana Carina tienen más de 2 Gyr y se formaron en el transcurso de tres explosiones hace alrededor de 3, 7 y 13 Gyr. [2] También se ha descubierto que las estrellas de Carina son pobres en metales. [10] Esto es diferente a los cúmulos de estrellas porque, mientras que los cúmulos de estrellas tienen estrellas que se formaron más o menos al mismo tiempo, las galaxias enanas esferoidales experimentan múltiples estallidos de formación estelar. [2]
Debido a la debilidad de las galaxias enanas esferoidales de menor luminosidad y a la naturaleza de las estrellas contenidas en ellas, algunos astrónomos sugieren que las galaxias enanas esferoidales y los cúmulos globulares pueden no ser tipos de objetos claramente separados y distintos. [11] Otros estudios recientes, sin embargo, han encontrado una distinción en que la cantidad total de masa inferida de los movimientos de las estrellas en esferoidales enanas es muchas veces mayor que la que puede explicarse por la masa de las estrellas mismas. Los estudios revelan que las galaxias enanas esferoidales tienen una masa dinámica de alrededor de 10 7 M ☉ , que es muy grande a pesar de la baja luminosidad de las galaxias dSph. [1]
Aunque a luminosidades más débiles de las galaxias enanas esferoidales, no existe un acuerdo universal sobre cómo diferenciar entre una galaxia enana esferoidal y un cúmulo de estrellas; sin embargo, muchos astrónomos deciden esto dependiendo de la dinámica del objeto: si parece tener más materia oscura , entonces es probable que sea una galaxia enana esferoidal en lugar de un enorme y débil cúmulo de estrellas . En el actual modelo cosmológico Lambda de materia oscura fría, predominantemente aceptado , la presencia de materia oscura se cita a menudo como una razón para clasificar las galaxias enanas esferoidales como una clase diferente de objetos de los cúmulos globulares , que muestran pocos o ningún signo de materia oscura. Debido a las cantidades extremadamente grandes de materia oscura en las galaxias enanas esferoidales, pueden merecer el título de "galaxias más dominadas por materia oscura". [12]
Otra evidencia de la prevalencia de materia oscura en dSphs incluye el caso de la galaxia esferoidal enana Fornax, que se puede suponer que está en equilibrio dinámico para estimar la masa y la cantidad de materia oscura, ya que los efectos gravitacionales de la Vía Láctea son pequeños. [13] A diferencia de la galaxia Fornax, hay evidencia de que la UMa2, una galaxia enana esferoidal en la constelación de la Osa Mayor , experimenta fuertes perturbaciones de marea provenientes de la Vía Láctea. [9]
Un tema de investigación es en qué medida la dinámica interna de las galaxias enanas esferoidales se ve afectada por la dinámica de mareas gravitacionales de la galaxia que orbitan. En otras palabras, se podría evitar que las galaxias enanas esferoidales alcancen el equilibrio debido al campo gravitacional de la Vía Láctea u otra galaxia que orbitan. [2] Por ejemplo, la galaxia esferoidal enana de Sextans tiene una dispersión de velocidad de 7,9 ± 1,3 km/s, que es una dispersión de velocidad que no podría explicarse únicamente por su masa estelar según el teorema de Virial . Al igual que Sextans, estudios previos de la galaxia esferoidal enana de Hércules revelan que su trayectoria orbital no corresponde a la masa contenida en Hércules. [14] Además, hay evidencia de que la UMa2, una galaxia enana esferoidal en la constelación de la Osa Mayor , experimenta fuertes perturbaciones de marea provenientes de la Vía Láctea. [9]
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