Галактика-призрак: астрономы нашли мир, где темная материя составляет 99% массы

Все галактики находятся во власти темной материи — невидимой «субстанции», которая перевешивает всю материю, состоящую из звезд, планет и лун, примерно в пять раз. Но в некоторых галактиках это доминирование доведено до крайности. Используя космические телескопы «Хаббл» и «Евклид», астрономы обнаружили то, что, по-видимому, является одной из самых сильно доминируемых темной материей галактик из когда-либо виденных.

Эта «темная галактика», получившая официальное обозначение CDG-2, расположена примерно в 245 миллионах световых лет от нас. В отличие от обычных галактик, которые сияют ярко и заметно даже на огромных космических расстояниях, темные галактики, подобные CDG-2, тусклы, почти невидимы и призрачны из-за скудного количества звезд и огромного количества темной материи.

Команда, стоящая за открытием этой галактики, выяснила, что, в отличие от стандартных галактик, где темная материя превосходит обычную в соотношении пять к одному, в CDG-2 на долю темной материи приходится ошеломляющие 99% ее массы.

Темная материя фактически невидима, потому что, в отличие от протонов, нейтронов и электронов — частиц, из которых состоит обычная материя, — из чего бы ни состояла темная материя, она не взаимодействует с электромагнитным излучением, то есть со «светом». Ученые смогли определить, что галактиками правит темная материя, обладающая плотными центральными ядрами и гало, простирающимися далеко за пределы видимого газа и пыли, благодаря тому, что темная материя взаимодействует с гравитацией.

Это гравитационное влияние, в свою очередь, воздействует на видимую материю и свет — эффект, который астрономы могут наблюдать. Но даже несмотря на это, темные галактики обнаруживать чрезвычайно трудно.

Открытие CDG-2 началось, когда группа астрономов исследовала плотные скопления звезд, называемые шаровыми скоплениями, которые часто могут указывать на наличие скрытой популяции тусклых звезд поблизости. Это привело к подтверждению существования десяти тусклых галактик с низкой поверхностной яркостью и двух кандидатов в темные галактики.

Чтобы подтвердить существование одной из этих темных галактик, исследователи обратились к «Хабблу», «Евклиду» и телескопу Subaru на Гавайях.

Последние новости космоса, обновления о запусках ракет и событиях наблюдения за звездами!

Данные «Хаббла» подтвердили наличие плотной группы из четырех шаровых скоплений в скоплении Персея, расположенном примерно в 300 миллионах световых лет от нас. Дальнейшие наблюдения с помощью «Хаббла», а также данные с «Евклида» и Subaru выявили тусклое свечение вокруг этих шаровых скоплений, которое послужило доказательством существования скрытой, почти невидимой галактики, таящейся за этими скоплениями. Так CDG-2 явила себя миру.

«Это первая галактика, обнаруженная исключительно по ее шаровым скоплениям», — заявил в своем сообщении руководитель группы Дэвид Ли из Университета Торонто, Канада. «Согласно консервативным оценкам, эти четыре скопления представляют собой всю популяцию шаровых скоплений CDG-2».

Ли и его коллеги провели более глубокий анализ CDG-2 и обнаружили, что ее светимость эквивалентна светимости около 6 миллионов солнцеподобных звезд. Они определили, что около 16% этой светимости приходится на расположенные над ней шаровые скопления. Предполагается, что обычная материя в этой темной галактике в прошлом способствовала звездообразованию, но команда теоретически обосновала, что эти звездные тела были сорваны гравитационным взаимодействием с другими галактиками. Шаровые скопления, использованные для обнаружения CDG-2, смогли выдержать это гравитационное воздействие благодаря своей чрезвычайно высокой плотности звезд, оставив их единственными свидетелями ныне призрачной галактики.

Открытие CDG-2 ставит перед космологией новые важные вопросы. Как может сформироваться и, главное, сохраниться структура, в которой обычной материи так мало? Обычно гравитация темной материи притягивает газ, из которого рождаются звезды. Если звезд почти нет, значит, процесс звездообразования либо был подавлен на раннем этапе, либо газ был каким-то образом удален.

«Эта галактика — настоящий подарок для теоретиков, — комментирует астрофизик Сергей Попов. — Соотношение темной и обычной материи 99 к 1 — это экстремальный случай, который позволит проверить наши модели формирования галактик в условиях, далеких от нормы. Возможно, мы наблюдаем галактику, которая была "разобрана" гравитацией более крупного соседа, и все, что от нее осталось — это самые плотные и устойчивые звездные рои и массивное темное гало».

Дальнейшие наблюдения за CDG-2 с помощью «Джеймса Уэбба» (JWST) могут помочь понять природу самой темной материи. Если в этой галактике обычной материи почти нет, то движение ее шаровых скоплений должно определяться исключительно распределением темной материи. Изучая их орбиты, ученые надеются получить уникальную информацию о том, как темная материя "ведет себя" в чистом виде, без помех со стороны обычного вещества. CDG-2, возможно, станет ключом к разгадке одной из главных тайн Вселенной.