Когда астрономы с помощью космического телескопа "Хаббла" обнаружили странную галактику, которая выглядела так, как будто в ней совсем нет темной материи, некоторым было трудно в это поверить, и они стали искать более простое объяснение.
В конце концов, темная материя - это невидимый клей, из которого состоит большая часть материи Вселенной. Кажется, что она доминирует над всеми галактиками. На самом деле считается, что галактики образуются внутри огромного ореола темной материи.
Найти галактику, лишенную темной материи, - необычная просьба, которая бросает вызов общепринятым представлениям. Это потенциально может поколебать теории образования и эволюции галактик.
Чтобы подкрепить свое первоначальное открытие, о котором впервые было сообщено в 2018 году, группа ученых во главе с Питером ван Доккумом из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, продолжила свои первоначальные исследования с помощью более четкого изображения галактики, получившей название NGC 1052-DF2. Ученые для краткости называют ее «DF2».
Определение количества темной материи в галактике зависит от точных измерений ее расстояния от Земли.
Если DF2 находится так далеко от Земли, как говорит команда ван Доккума, содержание темной материи в галактике может быть всего несколько процентов. Вывод команды основан на движении звезд в галактике, на скорость которого влияет гравитация. Ученые обнаружили, что количество наблюдаемых звезд представляет собой общую массу галактики, а для темной материи остается не так много места.
Однако, если бы DF2 была ближе к Земле, как утверждают некоторые астрономы, она была бы по своей природе слабее и менее массивной. Следовательно, галактике потребуется темная материя, чтобы объяснить наблюдаемые эффекты общей массы.
Член команды Better meter Зили Шен из Йельского университета сказал, что новые наблюдения "Хаббла" помогли им подтвердить, что DF2 не только дальше от Земли, чем предполагали некоторые астрономы, но и немного дальше, чем первоначальные оценки команды.
Согласно новой оценке расстояния, DF2 находится в 72 миллионах световых лет от нас, а не в 42 миллионах, как сообщили другие независимые группы. Это ставит галактику дальше, чем первоначальная оценка "Хаббла" от 2018 года, которая находилась на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас.
Исследовательская группа основала свои новые результаты на длинных выдержках, сделанных усовершенствованной камерой "Хаббла" для обзоров, которая обеспечивает более глубокий обзор галактики, позволяя им найти надежный измеритель расстояния. Их целью были стареющие красные гиганты на окраинах галактики, которые по мере развития достигают того же пика яркости. Астрономы могут использовать свою внутреннюю яркость для вычисления огромных межгалактических расстояний.
Изучение самых ярких красных гигантов - хорошо известный индикатор расстояния до ближайших галактик, - пояснил Шен.
Члены команды говорят, что более точные измерения Хаббла подтвердят первоначальный вывод исследователей о том, что галактика бедна темной материей. Тайна того, почему в DF2 отсутствует большая часть темной материи, остается нерешенной.
Скрытая галактика
DF2 - это гигантская космическая сахарная вата, которую ван Доккум называет «прозрачной галактикой», в которой разбросаны звезды. Этот галактический шар почти такой же по ширине, как Млечный Путь, но содержит только 1/200 звезд в нашей галактике.
Эта призрачная галактика, похоже, не имеет заметной центральной области, спиральных рукавов или диска. Команда подсчитала, что DF2 содержит не более 1/400 темной материи, чем ожидали астрономы.
DF2 - не единственная галактика, лишенная темной материи. Шани Даниэли из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, использовал "Хаббл" в 2020 году, чтобы получить точное расстояние до другой галактики, известной как NGC 1052-DF4 (или просто DF4), которая также явно лишена темной материи. Некоторые ученые предположили, что в этом случае темная материя могла быть удалена из галактики приливными силами другой галактики.
Ученые считали, что и DF2, и DF4 были членами группы галактик. Однако новые наблюдения "Хаббла" показывают, что две галактики находятся на расстоянии 6,5 миллиона световых лет друг от друга, что больше, чем первоначально предполагалось. Также оказывается, что DF2 отошла от группы и изолирована в пространстве.
Исследователи ищут новые странные галактики. Другие группы астрономов также проводят исследования. В 2020 году группа исследователей обнаружила 19 необычных карликовых галактик с низким содержанием темной материи. Однако, чтобы разгадать эту загадку, необходимо будет открыть еще много галактик, лишенных темной материи.
Тем не менее ван Доккум считает, что обнаружение галактики, лишенной темной материи, кое-что говорит астрономам о ее невидимой субстанции.
В своей работе 2018 года мы предположили, что если у вас есть галактика без темной материи, а у других похожих галактик она есть, темная материя действительно реальна и существует, - сказал ван Доккум.
Источник: Hubblesite
