Как отличить галактику от простого скопления звёзд? Это же просто, верно? Галактика — это большое скопление из миллионов или миллиардов звёзд, а в звёздном скоплении их всего около тысячи. Что ж, такое мышление не поможет вам получить докторскую степень по астрономии! Если серьёзно, то грань между галактикой и звёздным скоплением не всегда очевидна. Например, UMa3/U1.
Такие галактики, как Андромеда и Млечный Путь, легко отличить друг от друга. Они большие, гравитационно связанные, и в них преобладает тёмная материя. Также легко отличить друг от друга звёздные скопления, такие как Плеяды. Это слабо связанные звёздные группы без тёмной материи. Но для типа малых карликовых галактик, известных как ультраяркие карлики (UFD), граница между ними размыта.
В ультраярких карликовых галактиках преобладает тёмная материя. Например, масса Млечного Пути на 85% состоит из тёмной материи. Однако в ультраяркой карликовой галактике тёмной материи может быть в тысячу раз больше, чем светящейся материи. Именно поэтому они такие тусклые. Поскольку в ультраярких карликовых галактиках часто содержатся одни из самых старых звёзд во Вселенной, астрономы любят изучать их в поисках подсказок о происхождении галактик. Это подводит нас к UMa3/U1.
Даже его название говорит нам о том, что есть проблема. Если это действительно карликовая галактика, то её следует называть Большой Медведицей III, так как это галактика-спутник в созвездии Большой Медведицы. Если это древнее звёздное скопление, то его следует называть UNIONS 1, так как оно было открыто в ходе Северного ультрафиолетового и инфракрасного оптического исследования (UNIONS). Если это галактика, то это самая маленькая и наиболее тёмная из всех обнаруженных галактик. Если это звёздное скопление, то его возраст составляет около 11 миллиардов лет, и это самое древнее из обнаруженных звёздных скоплений.
UMa3/U1 — совсем крошечная. Её диаметр составляет всего 20 световых лет, она содержит около 60 звёзд, а видимая масса равна всего 16 массам Солнца. Для сравнения, Плеяды имеют примерно такой же диаметр, но содержат более 1000 звёзд и 800 масс Солнца. Таким образом, главный вопрос, касающийся UMa3/U1, заключается в том, преобладает ли в ней тёмная материя.
В недавнем исследовании команда учёных рассмотрела несколько способов отличить звёздные скопления от карликовых галактик. Их первый подход заключался в изучении динамики видимых звёзд, исходя из предположения, что это звёздное скопление. Основываясь на известных движениях звёзд, команда смоделировала, сколько времени потребуется для их высвобождения — процесса, известного как испарение. Согласно их моделированию, скопление может просуществовать ещё 2–3 миллиарда лет. Это значительная часть предполагаемого возраста в 11 миллиардов лет, что позволяет предположить, что U1 — это просто стабильное звёздное скопление.
Второй тест, который применяет команда, - это так называемая функция массы. Это график изменения массы скопления с расстоянием. Если это скопление, то масса должна быть распределена более равномерно, но если это галактика, звезды должны быть сгруппированы ближе к центру. Здесь данные менее убедительны. Распределение видимых звезд хорошо соответствует модели скопления, но для галактики центральными звездами были бы в основном белые карлики и нейтронные звезды, которые слишком тусклы, чтобы их можно было различить при текущих наблюдениях.
В целом, данные склоняются к тому, что UMa3 / U1 является звездным скоплением, но команда отмечает, что потребуются дополнительные наблюдения за другими UFD, чтобы быть окончательными. К счастью, будущие телескопы, такие как обсерватория Веры Рубин, со временем обнаружат еще много слабых карликов.