Астрономи виявили галактику, схожу на привид. Вона вдвічі більша розміром, ніж Молочний Шлях, але її маса не більша, ніж маса Малої Магелланової Хмари. Існування такої галактики кидає виклик уявленням науковців про темну матерію.
Оскільки зорі виявленої галактики розкидані по величезному об’єму простору, вона невидима для більшості телескопів, як привид на Гелловін. Походження Nube (іспанською – «хмара»), так астрономи називали нову знахідку, може поставити під сумнів популярні уявлення про природу темної матерії.
За останні роки такі системи для астрономічних спостережень, як Dragonfly Telephoto Array (кілька телеоб’єктивів Canon, з’єднаних із камерами CCD — Ред.) у Нью-Мексико, вперше виявили існування ультрадифузних галактик (ultra-diffuse galaxies, UDG). Такі галактики мають надзвичайно низьку поверхневу яскравість. Однак Nube ще екстремальніша. «Вона особливо велика і слабка», — сказав ініціатор створення Dragonfly Пітер ван Доккум (Pieter van Dokkum) з Єльського університету, який не брав участі в дослідженні. «Я був схвильований, коли побачив, як це було представлено на конференції з ультрадифузних галактик цього літа в Сесто-Сан-Джованні, Італія. Ми постійно знаходимо більші та слабкіші системи, і ми насправді не знаємо, де цьому межа!»
Міжнародна група науковців під керівництвом Міреї Монтес (Mireia Montes) з Інституту астрофізики Канарських островів (Іспанія) випадково знайшла слабку пляму під час глибокого огляду смуги неба шириною 2,5 кутових градуса вздовж небесного екватора в сузір’ї Кита. Подальші радіоспостереження за допомогою 110-метрового телескопа Грін-Бенк у Західній Вірджинії показали червоне зміщення галактики, яке відповідає відстані близько 350 мільйонів світлових років. Отримавши глибокі багатокольорові зображення галактики за допомогою 10,4-метрового Gran Telescopio Canarias (Великий канарський телескоп) на Ла-Пальма, Монтес та її колеги оцінили її зоряну масу приблизно в 400 мільйонів сонячних мас і вік 10 мільярдів років. Результати дослідження оприлюднить Astronomy & Astrophysics (препринт доступний тут).
«Ця група є однією з найкращих у світі груп, які вивчають об’єкти з низькою яскравістю поверхні, — зазначив ван Доккум, — і я радий, що вони також знаходять цікаві ультрадифузні галактики. Я гадаю, що в минулому вони були дещо скептично налаштовані щодо таких галактик, і це насправді дуже допомогло просунути дослідження вперед, бо спричинило до великої кількості подальших робіт, яких інакше могло б не бути».
Однак, незважаючи на нові відкриття, походження ультрадифузних (або майже темних) галактик все ще бентежить астрономів. У випадку Nube Монтес та її колеги надають переконливі докази того, що вона сформувалася як ізольований об’єкт. Іншими словами, це не припливна карликова галактика, яка утворилася внаслідок зіткнення більших галактик. Крім того, її надзвичайно правильна, симетрична форма свідчить про те, що вона ніколи не зазнававала взаємодій, які могли б пояснити її дивні властивості.
«Іноді здається, що кожна UDG має свою історію, — зауважив ван Доккум. «Деякі з них роздуті або розірвані припливними силами, деякі не мають темної матерії, інші здаються «невдалими галактиками» з багатьма кулястими зоряними скупченнями та надлишком темної матерії. На мою думку, ще не зрозуміло, до якої категорії належить Nube».
Проте, ясно одне: Nube містить багато темної матерії, найімовірніше, розподіленої у великому гало. Спостереження за допомогою радіотелескопа Грін-Бенк розкривають динамічні властивості нейтрального газоподібного водню системи, і вони вказують, що загальна маса галактики становить понад 25 мільярдів сонячних мас — це приблизно в 25 разів більше, ніж маса зір і газоподібного водню узятих разом.
Щоправда, є одна проблема: космологічне моделювання, засноване на теоріях холодної темної матерії (що носієм таємничої матерії є WIMP [weakly interacting massive particles], тобто масивні частинки із слабкою взаємодією), не дає змоги отримати галактики, схожі на нову знахідку. Змодельовані галактики, що мають масу зір і масу гало темної матерії, як Nube, незмінно виявляються набагато меншими.
Натомість, якщо носієм темної матерії є аксіоноподібні частинки дуже малої маси (також відомі як неясна чи нечітка темна матерія — fuzzy dark matter), спостережувані властивості Nube можна відтворити. «Однак ситуація далеко не однозначна», — вказують науковці з групи Монтес. «Хоча нечітка темна матерія може усунути деякі проблеми, що виникають у сценарії холодної темної матерії, для оцінки цієї моделі потрібна додаткова робота».
За інф. з сайтів https://skyandtelescope.org та https://phys.org підготував Іван Крячко
