Исследователи нашли NGC 1052-DF2 — призрачную галактику без тёмной материи

09.04.2018

Галактика и тёмная материя всегда идут вместе. Недавно исследователи были удивлены, когда обнаружили галактику, в которой отсутствует большинство — если не вся — её темная материя.

«Мы думали, что у каждой галактики есть тёмная материя, и что тёмная материя — это то, как начинается галактика. Эта невидимая, таинственная субстанция является доминирующим аспектом любой галактики. Так что найти галактику без тёмной материи — неожиданность. Она бросает вызов стандартным представлениям того, как мы думали, работают галактики, и показывает, что тёмная материя реальна: имеет собственное существование, отдельное от других компонентов галактик. Этот результат также предполагает существование нескольких способов формирования галактики», — заявил Питер ван Доккум из Йельского университета.

Уникальная галактика, NGC 1052-DF2, содержит не более 1/400 количества тёмной материи, которую ожидали увидеть астрономы. Учитывая большие размеры и тусклый внешний вид, астрономы классифицировали NGC 1052-DF2 как ультрадиффузную галактику. Проведённое в 2015 году исследование галактического кластера скопление Волос Вероники показало распространённость таких объектов. Но ни одна из ранее обнаруженных ультрадиффузных галактик не была замечена в недостатке тёмной материи. Таким образом, даже среди необычного класса галактик, NGC 1052-DF2 является довольно странной.

Питер ван Доккум и его команда исследователей обнаружили галактику NGC 1052-DF2 с помощью Dragonfly Telephoto Array, специально спроектированного космического телескопа для поиска и изучения этих призрачных галактик во Вселенной. Затем они использовали обсерваторию Кека на Гавайях для измерения движений 10 шаровых скоплений. Обсерватория показала, что шаровые скопления двигались с относительно низкой скоростью — менее 37 тысяч километров в час. Звезды и скопления на окраинах галактик, содержащих тёмную материю, движутся как минимум в три раза быстрее. Из этих измерений была рассчитана масса галактики. «Если есть какая-то тёмная материя, то она очень мала. Звёзды в галактике могут учитывать всю массу, и, похоже, здесь нет места для тёмной материи», — пояснил Питер ван Доккум из Йельского университета.

Исследователи затем использовали космический телескоп «Хаббл» и обсерваторию Джемини, чтобы раскрыть более подробную информацию об уникальной галактике. «Хаббл» помог лучше идентифицировать шаровые скопления и измерить точное расстояние до галактики, в то время как обсерватория на Гавайях продемонстрировала отсутствие признаков взаимодействия с другой галактикой. Более того, космический телескоп «Хаббл» также выявил необычный внешний вид одной из галактик. «Я целый час просто рассматривал изображение «Хаббла», — вспоминает Питер ван Доккум. — Это тот редкий случай, особенно сейчас, когда вы получаете изображение [космического объекта] и просто говорите: «Я никогда не видел этого раньше». Это невероятно: гигантский шарик, через который можно посмотреть. Это буквально прозрачная галактика».

Призрачная галактика не имеет заметной центральной области или даже спиральных рукавов и диска, но она также не похоже на эллиптическую галактику. Галактика не проявляется никаких доказательств того, что в её центре находится чёрная дыра. Основываясь на цветах шаровых скоплений, возраст галактики оценивается в 10 миллиардов лет. При этом даже шаровые скопления выделяются — они вдвое больше, чем типичные звёздные группировки, наблюдаемые в других галактиках.

Но у исследователей есть несколько идей. NGC 1052-DF2 находится на расстоянии около 65 миллионов световых лет в коллекции галактик, в которой доминирует гигантская эллиптическая NGC 1052. Образование галактик является турбулентным, и ван Доккум предполагает, что рост молодой массивной галактики миллиарды лет назад, возможно, сыграл роль в дефиците темной материи у NGC 1052-DF2. Другая идея заключается в том, что газ, движущийся к галактике NGC 1052, может быть фрагментирован и образован NGC 1052-DF2. Формированию NGC 1052-DF2, возможно, помогли мощные ветры, исходящие из молодой чёрной дыры в центре NGC 1052. Однако эти возможности являются спекулятивными и не объясняют всех характеристик наблюдаемой галактики.