В нашей галактике «не хватает» материи — или, по крайней мере, барионной материи, состоящей из таких частиц, как протоны и нейтроны. Много лет назад астрономы были удивлены тем, что Млечный Путь и другие галактики не содержат достаточного количества этой обычной материи. Их можно оценить как общую объединенную массу галактического диска и центрального шарика, которая слишком мала, чтобы объяснить наблюдаемые кривые вращения галактики. Новые наблюдения, однако, подтверждают, что галактики имеют один массивный, но слабый компонент: диффузное гало, которое выходит далеко за пределы диска в видимом свете. Именно здесь может содержаться часть недостающей массы.
Современные обзоры всего неба помогают разгадать тайну пропавшей материи. В опубликованной работе В апрельском выпуске Nature Astronomy Хуаньан Чжан и Деннис Зарицкий описывают свои исследования галактического гало Млечного Пути, которое, по их мнению, состоит из холодного газообразного водорода. Ученые тщательно проанализировали свет других галактик, проходящий через гипотетическое гало на пути к наблюдателю на Земле. Спектр этого света содержит ценные детали, которые многое говорят нам о материи, через которую свет прошел раньше. Это позволяет ученым изучать не только сами отдаленные галактики, но и «препятствия», с которыми они сталкиваются, например газовые облака, присутствующие в гало.
Подобные наблюдения галактического гало проводились и раньше, но только с использованием самых ярких и очень далеких квазаров (чрезвычайно энергичных аккреционных дисков вокруг сверхмассивных черных дыр) и звезд в нашей собственной галактике. Однако в эпоху развития крупных обзоров неба, таких как Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ученые сегодня постоянно имеют доступ к миллионам спектральных спектров далеких галактик. Благодаря этому большому количеству данных астрономам легче изучать явления, происходящие в относительно близком газе, принадлежащем гало Млечного Пути, когда через них проходит свет далеких объектов.
В своем исследовании Чжан и Зарицкий завершили выборку спектров 732 225 галактик из двенадцатого издания оптического обзора неба SDSS. Наложив их вместе, они смогли усилить слабый сигнал, исходящий от водородного гало галактики, таким образом успешно охарактеризовав их. Эффект их работы заключается, прежде всего, в четком обнаружении присутствующей в гало спектральной линии Н-альфа, что характерно для объектов, состоящих в основном из электрически нейтрального водорода. Также оказывается, что газ-ореол движется со скоростью до 700 километров в секунду. Потери его невелики – чаще всего он остается в пределах ореола и дальше не распространяется. В небольшой степени он приходится и на саму Галактику, где теоретически может стать материалом для новых звезд.
Эта работа, вероятно, является лишь началом и основой для будущих исследований этого труднодоступного, но очень массивного компонента Млечного Пути, который может содержать столько же вещества, сколько все звезды центральной выпуклости и галактического диска вместе взятые. Авторы делают вывод, что для его лучшего изучения потребуется еще больше наблюдений за спектрами удаленных объектов.