Наименьшая из когда-либо открытых галактик, демонстрирует неэквивалентную потребность в темной материи.

По всей Вселенной, галактики и звездные скопления бывают разных размеров и массы.

На этом снимке, сделанном космическим телескопом NASA/ЕКА "Хаббл", изображен массивный кластер галактик PLCK_G308.3-20.2, ярко светящийся в темноте. Хотя самые большие и яркие галактики в этом скоплении наиболее легко увидеть, они значительно превосходят по размерам более мелкие и слабые структуры со значительно меньшей яркостью, и их невозможно увидеть на этом снимке. В целом, даже с учетом границ космического телескопа Хаббла, мы видим менее 10% от общего количества галактик, которые, как ожидается, будут там находиться. (ESA/HUBBLE & NASA, РЕЛИКВИИ; ПОДТВЕРЖДЕНИЕ: D. COE ET AL.)

В то время как самые яркие из них всегда легче всего увидеть, слабых гораздо больше.

Карликовая галактика UGC 5340 образует звезды нерегулярно, вероятно, из-за гравитационного взаимодействия с галактикой-компаньоном, которое здесь не изображено. Многие другие галактики, гораздо более массивные, но и более далекие, можно увидеть на заднем плане. ( NASA), ESA, И КОМАНДА LEGUS )

Даже в пределах нашей "Local Group", всего лишь 2 или 3 большие галактики, около 60 карликовых галактик и сотни шаровых скоплений изобилуют.

В нашей локальной группе галактик доминируют Андромеда и Млечный Путь, но никто не отрицает, что Андромеда - самая большая, Млечный Путь - №2, Триангулум - №3, а LMC - №4. Возможно, 60 других меньших карликовых галактик изобилуют, и сотни, если не тысячи шаровых скоплений и других еще меньших структур составляют наш уголок Вселенной. (ЭНДРЮ З. КОЛВИН)

Только звезды излучают видимый свет, но все формы материи оказывают влияние на их гравитацию.

По имеющимся данным гравитационного линзирования можно реконструировать галактическое скопление. Большая часть массы находится не внутри отдельных галактик, показанных здесь в виде пиков, а из межгалактической среды внутри кластера, где, по-видимому, обитает темная материя. Наблюдения рефсдальной сверхновой во времени не могут быть объяснены без темного вещества в этом галактическом кластере, как и индивидуальные быстрые движения галактик внутри кластера, наблюдение которого датируется 1933 годом, начиная с Фрица Цвицкого. (A.E. EVRARD. NATURE 394, 122-123 (09 ИЮЛЯ 1998 Г.)).

Самыми маленькими независимыми структурами, известными сегодня, являются Segue 1 и Segue 3.

Только около 1000 звезд присутствуют во всех карликовых галактиках Segue 1 и Segue 3, которые имеют гравитационную массу 600 000 Солнцев. Звезды, составляющие карликовый спутник Segue 1, обведены здесь. Если новые исследования верны, то темная материя будет подчиняться разному распределению в зависимости от того, как ее нагрело звездообразование за всю историю галактики. Соотношение темной материи к нормальной материи ~3400 к 1 - это наибольшее соотношение, когда-либо наблюдавшееся в направлении благоприятствования темной материи. (ОБСЕРВАТОРИИ МАРЛА-ГЕИ И КЕКА)

Обе эти галактики - маленькие карликовые галактики, занимающие пространство в галактическом ореоле Млечного Пути.

Карта ближайших шаровых скоплений, окружающих центр Млечного Пути. Шаровые скопления, расположенные ближе всего к галактическому центру, имеют более высокое содержание металла, чем скопления, расположенные на окраинах, но измерение трехмерных перемещений этих скоплений позволяет сделать вывод о том, сколько массы присутствует, общей, по всему Млечному Пути. До сих пор ведутся дебаты о том, лучше всего ли классифицировать Segue 1 и Segue 3 как слабые шаровые скопления или как очень маленькие галактики. (УИЛЬЯМ ХАРРИС / МАКМАСТЕР У. И ЛАРРИ МАКНИШ / РАСК КАЛГАРИ)

Они оба невероятно слабые по своей природе: всего в несколько сотен раз ярче Солнца.

Шаровое скопление Messier 75, демонстрирующее огромную центральную концентрацию, существует уже более 13 миллиардов лет. Многие шаровые скопления имеют звездные популяции, которым более 12 или даже 13 миллиардов лет, но самые близкие (т.е. те, которые находятся в Млечном Пути или вокруг него) могут иметь измеренные индивидуальные звездные движения. (HST / FABIAN RRRR, С ДАННЫМИ ИЗ АРХИВА НАСЛЕДИЯ HUBBLE)

Имея не более 1000 звезд за штуку, раскинувшихся всего на несколько световых лет в космосе, они являются самыми экстремальными галактиками, известными на сегодняшний день.

Карликовая галактика NGC 5477 - одна из многих нерегулярных карликовых галактик. Голубые области указывают на образование новых звезд, но многие из таких галактик не образовали новых звезд за многие миллиарды лет. Вся история галактики и ее свойства за всю историю должны быть поняты, чтобы определить, как они появились в ее нынешней конфигурации. (ESA/HUBBLE И NASA)

Но мы можем отслеживать движение отдельных звезд внутри, делая вывод о полной массе каждой галактики.

Во многих близлежащих галактиках, включая все галактики локальной группы (в основном сгруппированные в крайнем левом углу), прослеживается связь между их массой и дисперсией скоростей, которая указывает на присутствие темной материи. NGC 1052-DF2 - первая известная галактика, которая, по-видимому, состоит только из нормального вещества, а позднее, в 2019 году, к ней присоединился DF4. Однако такие галактики, как Segue 1 и Segue 3, находятся очень высоко вверху и сгруппированы слева от этой диаграммы; это самые темные галактики, богатые веществом: самые маленькие и самые маломассовые. (ДАНИЕЛИ И ДР. (2019), ARXIV:1901.03711).

В 1-м сегменте установлен экстремальный рекорд, требующий 600 000 масс Солнца всего за ~175 масс Солнца в звездах.

В карликовых галактиках, как и в той, что изображена здесь, соотношение темной материи к нормальной материи гораздо больше, чем 5 к 1, так как всплески звездообразования изгнали большую часть нормальной материи. (ESO / ОЦИФРОВАННЫЙ ОБЗОР НЕБА 2)

Звездная формация может выбрасывать избыток нормальной материи, объясняя, почему внутри не видно газа.

Когда во Вселенной происходят крупные слияния одноразмерных галактик, из присутствующего в них водорода и гелия образуются новые звезды. Это может привести к значительному увеличению скорости образования звезд, подобно тому, что мы наблюдаем внутри близлежащей галактики Henize 2-10, расположенной на расстоянии 30 миллионов световых лет. Если в этих объектах не будет достаточной общей гравитации, чтобы зацепиться за материю, не образующую звезд, то она будет выбрасываться из-за этих всплесков звездного образования. (РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ ( NASA/CXC/VIRGINIA/A.REINES ET AL); РАДИО ( NRAO/AUI/NSF); ОПТИЧЕСКИЕ ( NASA/STSCI)).

Вся эта гравитация должна исходить откуда-то. Только объяснение темной материи подходит идеально.

Эта большая, нечеткая галактика настолько рассеяна, что астрономы называют ее "прозрачной" галактикой, потому что за ней четко видны далекие галактики. Призрачный объект, каталогизированный как NGC 1052-DF2, считающийся темной материей, может существовать только рядом с такими галактиками, как Segue 1 и Segue 3 во Вселенной, где существует темная материя, но история формирования галактики может происходить по-разному. ( NASA, ESA И P. VAN DOKKUM (ЙЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ))

Перевод этой статьи.