Kääpiögalaksi on pieni galaksi, joka koostuu enintään miljardista tähdestä. Tämä on pieni määrä verrattuna oman Linnunratamme 200-400 miljardiin tähteen. Suuri Magellanin pilvi, jossa on yli 30 miljardia tähteä, luokitellaan joskus kääpiögalaksi ja joskus Linnunrataa kiertäväksi täysimittaiseksi galaksi.

Määritelmä ja tärkeimmät ominaisuudet

Kääpiögalaksi tarkoittaa galaksia, jonka tähtimäärä ja kokonaismassa ovat selvästi pienempiä kuin suurten spiraligalaksien kuten Linnunradan. Tyypillisesti kääpiögalaksissa on alle miljardi tähteä, alhainen pinnankirkkaus ja usein vähäinen metalli- eli raskaampien alkuaineiden osuus. Ne esiintyvät sekä itsenäisinä kohteina että suurten galaksien satelliitteina.

Koko, massa ja valotehostus

  • Tähtien lukumäärä: tyypillisesti 10^3–10^9 tähteä.
  • Kokonaismassa: usein 10^7–10^9 aurinkomassaa näkyvän aineen osalta; mukana huomattava määrä pimeää ainetta, joka nostaa kokonaismassaa paljon korkeammaksi.
  • Säteet: tähtien jakautuma ulottuu yleensä sadoista parsekeista muutamiin kiloparsekeihin.
  • Absoluuttinen kirkkaus: vaihtelee suuresti — kirkkaimmat kääpiögalaksit voivat olla M_V ≈ −18 luokkaa, ultra-haamukääpiöt taas M_V > −6.

Tyypit

Kääpiögalakseja luokitellaan tähtijakauman, kaasun määrän ja muodon perusteella. Yleisimmät tyypit ovat:

  • Dwarf spheroidal (dSph) — pyöreähköjä, vähän kaasua, vanhoja ja metallisesti köyhiä tähtiä; yleisiä suurten galaksien ympärillä.
  • Dwarf elliptical (dE) — elliptisen muotoisia, usein kirkkaampia kuin dSph.
  • Dwarf irregular (dIrr) — epäsäännöllinen muoto, runsaammin kaasua ja nuoria tähtiä, aktiivista tähtienmuodostusta.
  • Blue compact dwarf — pieniä, voimakkaasti tähtienmuodostavia galakseja, usein sinertäviä.
  • Ultra-faint dwarf — erittäin himmeitä, hiljattain löydettyjä kääpiögalakseja, joilla voi olla hyvin vähän tähtiä mutta suuri massa-pimeä aine -suhde.

Pimeä aine ja sisäinen dynamiikka

Monet kääpiögalaksit näyttävät olevan voimakkaasti pimeän aineen hallitsemia: niiden liike-energiaa kuvaavat nopeudet ja tähtien dispersiot viittaavat massiin, joka ylittää näkyvän aineen määrän moninkertaisesti. Tämän vuoksi kääpiögalaksit ovat tärkeitä kohteita pimeän aineen tutkimuksessa.

Miten kääpiögalaksit eroavat pallosumutähdistä (globulaareista)

  • Kääpiögalakseilla on yleensä laajempi kokojakauma, suurempi ominaismassa ja usein monimuotoisempi tähtien kemiallinen historia.
  • Pallosumukkeet koostuvat pääosin yhdestä vanhasta tähtipopulaatiosta eikä niillä yleensä ole merkittävää pimeän aineen halo-ominaisuutta, kun taas kääpiögalakseilla pimeän aineen osuus voi olla suuri.

Esimerkkejä

Monet kääpiögalaksit löytyvät lähiseudun galaksiryhmistä, erityisesti Linnunradan ja Andromedan satelliitteina. Tunnettuja esimerkkejä ovat:

  • Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy (Linnunrataa kiertävä hajonnut kääpiögalaksi)
  • Fornax, Sculptor, Carina, Sextans, Draco ja Ursa Minor (Linnunradan satelliitteja)
  • Leo I ja Leo II (Linnunradan kauempia satelliitteja)
  • Bootes I, Segue 1 ja muut ultra-haamut (hyvin himmeitä, juuri löydettyjä kääpiögalakseja)
  • Suuri Magellanin pilvi ja Pieni Magellanin pilvi — näitä suurempia satelliitteja luokitellaan joskus kääpiöiksi ja joskus erillisiksi täysimittaisiksi galakseiksi niiden massan ja tähtimäärän mukaan.

Havaintotekniikat ja haasteet

Kääpiögalaksien löytäminen on vaikeaa niiden alhaisen pinnankirkkauden vuoksi. Syvät laajat kartoitukset kuten SDSS, Pan-STARRS, DES ja Gaia ovat mahdollistaneet monien uusien kääpiöiden löytämisen. Usein etsintä perustuu tähtitiheyden pieniinkin paikallisiin nousuihin ja tähtien väriin/ikään perustuvaan suodatukseen.

Merkitys galaksien muodostumisessa ja kosmologiassa

Kääpiögalaksit ovat avainasemassa galaksien muodostumisen ja hierarkkisen rakenteen ymmärtämisessä: niitä pidetään suurten galaksien rakennuspalikoina ja ne kertovat kunkin alueen tähtienmuodostushistoriasta, kemiallisesta kehityksestä ja pimeän aineen jakautumisesta. Lisäksi kääpiöiden törmäykset ja repeämät jättävät jälkeensä tidal-virtoja, jotka auttavat rekonstruoimaan suurten galaksien kasvuhistoriaa.

Yhteenveto

Kääpiögalaksi on pieni mutta kosmologisesti merkittävä galaksiluokka: ne ovat vähemmän tähtiä sisältäviä, usein pimeän aineen hallitsemia järjestelmiä, joita esiintyy runsaasti suurten galaksien ympärillä ja jotka tarjoavat tietoa galaksien kehityksestä ja pimeän aineen luonteesta. Tyyppejä on useita — spheroidiset, elliptiset, epäsäännölliset ja erittäin himmeät ultra-faint-tyypit — ja niiden tutkimus etenee uusien havaintokampanjoiden myötä.