Призрачная нить без темной материи: астрономы нашли третью галактику-«пустышку» в цепочке из дюжины карликов
В веренице из дюжины небольших галактик, висящих в небе, словно ряд космических гирлянд, астрономы обнаружили крошечную, призрачную галактику, лишенную какой-либо темной материи. Редкая находка дает дополнительные доказательства того, что жестокие галактические столкновения способны отделять эту невидимую субстанцию от видимого вещества.
Темная материя действует как космический клей, накапливаясь в «гало», внутри которых формируются галактики. Она составляет около 85% всей материи в космосе, а это значит, что все звезды и другие небесные объекты, которые мы видим, — лишь малая доля массы Вселенной. И, как заметила астроном Вера Рубин, несмотря на свою невидимую природу, темная материя, по-видимому, необходима для объяснения наблюдаемого движения звезд вокруг их галактических центров.
Однако в исследовании, опубликованном 16 июня в The Astrophysical Journal, астрономы сообщают, что карликовая галактика DF9, возможно, лишена темной материи, присоединяясь к паре других, очевидно, лишенных темной материи карликов (DF2 и DF4), ранее обнаруженных в той же цепочке крошечных тусклых галактик.
«Самый удивительный аспект в том, что эта находка указывает на то, что целая цепочка галактик, включая DF2, DF4 и DF9, сформировалась вместе в ходе экстремального события, породившего галактики, не похожие ни на что виденное нами прежде — первые в своем роде, — рассказал Live Science по электронной почте Майкл Кайм, астрофизик из Йельской высшей школы искусств и наук и первый автор исследования. — В результате они имеют призрачный облик, яркие звездные скопления и отсутствие темной материи».
По следам галактических крошек
Для изучения DF9 исследователи использовали спектрограф Keck Cosmic Web Imager в обсерватории W. M. Keck на вершине спящего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях. Карликовая галактика находится внутри длинной цепочки из дюжины столь же маленьких, диффузных галактик в поле NGC 1052, почти в 70 миллионах световых лет от Земли.
Чтобы вычислить массу DF9, исследователи измерили движение ее звезд, проанализировав изменения в их длинах волн. Анализ показал, что DF9 обладает ничтожной массой — около 100 миллионов солнц, что соответствует ее видимой массе в звездах. Если бы она содержала ожидаемое количество темной материи, она была бы экспоненциально тяжелее — с массой более чем в 10 миллиардов солнц, сообщили исследователи.
За последнее десятилетие выяснилось, что как минимум два соседних галактических собрата DF9 также, по-видимому, лишены темной материи. «Если бы DF2, DF4 и DF9 были единственными известными галактиками, никто бы не пришел к выводу о необходимости темной материи», — написали исследователи в статье. Эти три галактики не демонстрируют расхождения между видимой и невидимой материей: их масса, определенная по гравитационному движению звезд, совпадает с массой, измеренной по свету, излучаемому теми же звездами.
Но это совершенно нетипично для большинства наблюдаемых галактик, особенно для самых крошечных. Вопреки интуиции, маломассивные карликовые галактики, подобные этим, часто имеют самую высокую долю темной материи. Из-за небольшой массы у них ниже скорость убегания, что позволяет сверхновым и другим «механизмам обратной связи», таким как интенсивные ветры черных дыр, легче выбрасывать газ. Эта потеря массы обычно приводит к образованию гало темной материи, которые в 100 раз массивнее всех звезд карликовой галактики вместе взятых.
Дефицит темной материи связан с бурным прошлым
Команда сравнила эту цепочку карликовых галактик с миниатюрной версией скопления Пуля, расположенного почти в 4 миллиардах световых лет от Земли. Столкновение двух галактических скоплений, создавшее скопление Пуля, считается самым энергичным событием со времен Большого взрыва, и эта масштабная сшибка ответственна за разделение газа системы и ее темной материи.
Жестокие слияния галактик широко распространены в космосе, что указывает на то, что подобные галактики без темной материи могут быть более распространены во Вселенной, чем считалось ранее. «Событие «Карликовое пулевое скопление», в котором, как полагают, сформировалась DF9, названо в честь знаменитого скопления Пуля, где газ двух целых скоплений галактик был разделен схожим с этим «Карликовым пулевым» столкновением образом, так что подобное действительно может происходить и в гораздо больших масштабах», — пояснил Кайм. «Но столкновения между гигантскими скоплениями происходят гораздо реже, чем столкновения отдельных галактик».
Всё же, чтобы увидеть DF9 и ее линейно выстроенных собратьев, потребовалась доля везения. «Высокоскоростные столкновения, тем не менее, довольно редки, — добавил Кайм. — DF9 находится в 67 миллионах световых лет от Земли; согласно космологическим симуляциям, мы ожидали бы лишь около семи подобных столкновений на таком расстоянии». Кроме того, небесные тела постоянно находятся в движении, так что найти галактики, лишенные темной материи, трудно и по другим причинам: например, они могут существовать в плотных областях, где их труднее разглядеть сквозь заслоняющую пыль, газ и звездный свет, или же они могут сливаться с другими галактиками, у которых темная материя есть.
Странное разделение темной и видимой материи в галактиках поля NGC 1052 требует дальнейшего изучения. Обнаружение какого-либо остаточного газа от столкновения стало бы «дымящимся пистолетом» — решающим доказательством столкновительного происхождения этой тусклой цепочки галактик. Астрономы проводят дополнительные наблюдения с помощью других обсерваторий, включая новый комплекс MOTHRA — «крупнейший в мире цельнолинзовый телескоп», строящийся в Чили. С батареей из 1140 телеобъективов «его чувствительность картирования линий на больших масштабах — таких как эта цепочка — будет как минимум на порядок глубже, чем у любого другого инструмента», добавил Кайм.
При подготовке статьи использована публикация: Keim, M. A., Van Dokkum, P., Shen, Z., Danieli, S., & Pasha, I. (2026). A Third Galaxy Missing Dark Matter along a Trail of Galaxies in the NGC 1052 Field. The Astrophysical Journal, 1004(2), 210.
