Нубе, почти невидимая галактика с претензией на отмену модели темной материи

 

Нубе, снятая при помощи разных телескопов

Credit: SDSS/GTC/IAC

Nube, the almost invisible galaxy which challenges the dark matter model 

от 9 января 2024 года

Группа астрофизиков под руководством Миреи Монтес, исследователя из Института астрофизики Канарских островов (IAC), обнаружила самую большую и разреженную галактику, зарегистрированную до сих пор. Исследование было опубликовано в журнале "Астрономия и астрофизика" и использовало данные, полученные с помощью Большого канарского телескопа (GTC) и радиотелескопа Грин-Бэнк (GBT).

Нубе - это практически невидимая карликовая галактика, открытая международной исследовательской группой под руководством Института астрофизики Канарских островов (IAC) при сотрудничестве с Университетом Ла-Лагуна (ULL) и другими учреждениями.

Название было предложено пятилетней дочерью одного из исследователей группы и связано с разреженным видом объекта. Его поверхностная яркость так слаба, что она оставалась незамеченной в различных предыдущих обзорах этой части неба, как будто это был какой-то призрак. Это связано с тем, что его звезды настолько рассеяны в таком большом объеме, что "Нубе" (испанское слово "Облако") была почти незаметна.

Эта вновь открытая галактика обладает рядом специфических свойств, отличающих ее от ранее известных объектов. Исследовательская группа оценивает, что Нубе - это карликовая галактика, в десять раз более тусклая, чем другие ее типа, но также в десять раз более протяженная, чем другие объекты с сопоставимым количеством звезд. Чтобы показать, что это значит для тех, кто немного разбирается в астрономии, эта галактика составляет одну треть размера Млечного Пути, но имеет массу, сопоставимую с массой Малого Магелланова Облака.

"С нашими современными знаниями мы не понимаем, как может существовать галактика с такими экстремальными характеристиками", - объясняет Мирея Монтес, первый автор статьи, исследователь в IAC и ULL.

На протяжении нескольких лет Игнасио Трухильо, второй автор статьи, анализировал, опираясь на изображения SDSS (Sloan Digital Sky Survey), определенную полосу неба в рамках проекта Legado del IAC Stripe 82. В одном из обзоров данных они заметили тусклое пятно, которое показалось достаточно интересным, чтобы начать исследовательский проект.

Следующим шагом стало использование ультраглубоких многоцветных изображений с Большого канарского телескопа (GTC), чтобы подтвердить, что это пятно в обзоре не является какой-то ошибкой, а представляет собой чрезвычайно разреженный объект. Из-за его слабой яркости трудно определить точное расстояние до Нубе. Используя наблюдение, полученное с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк (GBT) в Соединенных Штатах, авторы оценили расстояние до Нубе в 300 миллионов световых лет, хотя последующие наблюдения с радиотелескопа Very Large Array (VLA) и оптического телескопа Уильяма Гершеля (WHT) на обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, Ла-Пальма, должны помочь им установить, верно ли это расстояние. "Если галактика окажется ближе, она все равно будет очень странным объектом и создаст серьезный вызов астрофизике", - комментирует Игнасио Трухильо.

Еще один вызов современной модели темной материи?

Общее правило заключается в том, что галактики имеют гораздо большую плотность звезд в своих внутренних регионах, и эта плотность быстро падает с увеличением расстояния от центра. Однако, по словам Монтес, в Нубе "плотность звезд меняется очень мало по всему объекту, поэтому он такой тусклый, и мы не могли хорошо его наблюдать, пока у нас не появились ультраглубокие изображения с GTC".

Нубе ставит астрономов в тупик. На первый взгляд, команда объясняет, что нет взаимодействия или других признаков ее странных свойств. Космологические симуляции не могут воспроизвести ее "экстремальные" характеристики, даже на основе различных сценариев. "Мы остаемся без удовлетворительного объяснения в рамках современной космологической модели, модели холодной темной материи", - объясняет Монтес.

Модель холодной темной материи может воспроизводить крупномасштабные структуры во Вселенной, но есть сценарии на малых масштабах, такие как случай с Нубе, для которых она не может дать хорошего ответа. Мы показали, как различные теоретические модели не могут ее воспроизвести, что делает ее одним из самых экстремальных случаев, известных до сих пор. "Возможно, что с этой галактикой и подобными, которые мы можем найти, мы сможем найти дополнительные подсказки, которые откроют новое окно в понимании Вселенной", - комментирует Монтес.

"Одна из привлекательных возможностей заключается в том, что необычные свойства Нубе показывают нам, что частицы, составляющие темную материю, имеют чрезвычайно малую массу", - говорит Игнасио Трухильо. Если это так, то необычные свойства этой галактики были бы демонстрацией свойств квантовой физики, но в галактическом масштабе. "Если эта гипотеза подтвердится, это будет одним из самых красивых доказательств природы, объединяющих мир самого маленького с миром самого большого", - заключает он.

Галактика Нубе. Композитный снимок из цветного и черно-белого изображения для исключения фона. 

Credit: GTC/Mireia Montes

Ссылка на статью: M. Montes, I. Trujillo, et al. “An almost dark galaxy with the mass of the Small Magellanic Cloud”. A&A, 2024. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347667