Астрономи виявили зв’язок між двома дивними галактиками-двійниками і передбачають, що вони можуть бути частиною на нитці галактичних перлин, створених внаслідок космічного зіткнення 8 мільярдів років тому.
У 2018 та 2019 роках наукова група під керівництвом Пітера ван Доккума (Pieter van Dokkum) з Єльського університету повідомила про відкриття двох карликових галактик (під назвою DF2 і DF4), що, як здається, позбавлені темної матерії. Це повідомлення збентежило астрономів, адже більшість науковців вважає: темна матерія забезпечує силу тяжіння, потрібну звичайній матерії для формування галактик. З нього слідує, що галактики з дефіцитом темної матерії не відповідають таким уявленням.
Почалися гарячі дискусії, оскільки деякі астрономи припустили, що, можливо, відстані до галактик були виміряні неправильно. Але серед суперечок відносно непоміченим залишилося те, як насправді схожі DF2 і DF4. Вони подібні за розміром, світністю, морфологією та дисперсією швидкостей, і обидві містять своєрідну популяцію кулястих скупчень з високим блиском. Важливо, якщо припустити, що відстані правильні, вони також лежать в одному районі: ділянці навколо яскравої еліптичної галактики, відомої як NGC 1052.
Близнюки, народжені від зіткнення галактик
У журналі Nature за 19 травня поточного року група ван Доккума запитує, чи є DF2 і DF4 більше, ніж просто двійники. Чи можуть вони бути близнюками, народженими від однієї «космічної матері»? «Я почав з цього припущення. Малоймовірно, щоб ці галактики не мали жодного відношення одна до одної», — сказав ван Доккум. «Вони обидва унікальні у Всесвіті, за винятком того, що мають близнюка, який живе поряд».
На початку аналізу дослідники помітили, що дві галактики віддаляються одна від одної на високих швидкостях. Використовуючи їхні сучасні позиції та швидкості вздовж променя зору, а також приблизний вік DF2, науковці простежили їхні позиції назад у часі до моменту спільного походження. Потім, зважаючи на особливі властивості галактик, наукова група побудувала сценарій їх формування на основі попередніх комп’ютерних симуляцій.
Сценарій того, як DF2, DF4 та інші галактики з можливим дефіцитом темної матерії народилися в одній події приблизно 8 мільярдів років тому. Багата газом галактика, що перебуває на незв’язаній орбіті (попередник 1), стикається з галактикою — супутником NGC 1052 (попередник 2). Це спричиняє утворення двох темних рештків (можливо, RCP 32 і DF7), DF2 і DF4 і від трьох до семи інших галактики без темної матерії. Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
За цим сценарієм зоряна система, супутник NGC 1052, зіткнулася з іншою, не пов’язаною з нею, галактикою, близько 8 мільярдів років тому. Зорі й темна матерія, які брали участь у цьому процесі, пройшли одні повз одну, лише слабко взаємодіючи через гравітацію. Але швидке зіткнення привело до стиснення та сповільнення руху газу в галактиках.
«Газ розпався на цілу купу згустків, які потім під дією власної гравітації зруйнувалися й утворили нові галактики без темної матерії, бо її в околі цих згустків не було», — пояснив ван Доккум. Згідно з цією історією походження, інші галактики з дефіцитом темної матерії можна було б помітити поблизу — вони утворили лінію між DF2 і DF4, що нагадує нитку з перлинами. А як щодо залишків двох галактик, де домінує темна матерія? Вони можуть лежати на кінцях такої нитки.
Наукова група виконала у каталозі галактик пошук і знайшла навколо NGC 1052 11 галактик, серед яких і DF2 та DF4, вишикуваних згідно з прогнозами. На далеких кінцях уявної нитки, за межами DF2 і DF4, лежать дві своєрідні галактики: RCP 32 і DF7. Це можуть бути відсутні релікти давнього зіткнення.
Зображення з огляду ділянки неба навколо NGC 1052, що показує 11 галактик. Вони утворюють ряд галактичних перлин, які могли появитися після одного зіткнення близько 8 мільярдів років тому. Також виділено DF9, галактику, яка, здається, міститься на нитці, але не була частиною вибірки. Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
Ван Доккум визнає, що спадковий зв’язок RCP 32 і DF7 є дещо спекулятивним. Але він вважає: спостережувана нитка перлин свідчить про те, що ці галактики, за винятком кількох потенційно випадкових, принаймні певним чином пов’язані і можуть мати спільне походження.
Космічне шикування чи випадковість?
«Нові результати вказують на дуже цікавий і чіткий сценарій для пояснення низького/нульового вмісту темної матерії в DF2 і DF4», — сказав Павел Мансера Пінья (Pavel Mancera Piña) з ASTRON та Ґронінґенського університету в Нідерландах, який не брав участі в дослідженні. Пінья виявив ще шість галактик-кандидатів з дефіцитом темної матерії, хоча і з властивостями, що різняться від DF2 і DF4. «Я гадаю, що ми зможемо щось сказати з більшою впевненістю, коли буде отримано дані про відстань, радіальні швидкості та загальну масу більшої кількості галактик поблизу “стежки” DF2 та DF4».
Мішель Коллінз (Michelle Collins) з Університету Суррея (Великобританія) так само обережна. «Для мене це здається гарною ідеєю, але з низкою значущих проблем», — каже вона. «Одна з них полягає у припущенні колег про те, що ці 11 систем у нитці пов’язані з NGC 1052».
Відповідно до їх положення на небі, лінія з 11 карликових галактик розташована поблизу трьох інших великих галактик. Наприклад, спіраль NGC 1035 розташована прямо на шляху, але набагато ближче до нас, ніж NGC 1052. Зважаючи на твердження іншої групи науковців, що NGC 1035 гравітаційно взаємодіє з DF4, Коллінз хоче побачити додатковий аналіз, який би враховував потенційні впливи інших великих галактик, «щоб переконати людей, що це не просто випадкове позірне явище, як сузір’я».
Коллінз, Мансера Пінья і ван Доккум погоджуються, що сценарій зіткнення, який запропоновано для пояснення утворення DF2 і DF4, в принципі легко перевірити. Наукова група Ван Доккума має намір направити кілька потужних телескопів на ці 11 галактик, щоб вирішити проблему раз і назавжди.
За допомогою наземних інструментів, таких як Дуже великий телескоп в Чилі та телескоп Кека на Мауна-Кеа (Гаваї), буде виміряна променева швидкість галактик. «Габбл» зробить знімки кожної з 11 галактик, щоб визначити, чи всі вони є домівкою для яскравих кулястих скупчень, таких як DF2 і DF4. Ван Доккум також подав заявку на додатковий спостережний час на поважному космічному телескопі, щоб виміряти відстані до галактик.
Нарешті, ван Доккум сподівається отримати час на космічному телескопі Джеймса Вебба, щоб виміряти маси двох галактик RCP 32 і DF7 на далеких кінцях галактичної нитки перлин: «Це свого роду Святий Грааль, бо тоді ми можемо знайти, де є темна матерія у всій цій системі».
За інф. з сайту https://skyandtelescope.org підготував Іван Крячко
