Галактики-призраки без темной материи: астрономы нашли новое доказательство космических столкновений

Группа астрономов под руководством Марии Луизы Буццо обнаружила пару галактик, которые могут полностью лишены темной материи. Речь идет о системах FCC 224 и FCC 240, расположенных на окраине скопления Печи. Результаты исследования, подтверждающие один из самых редких и спорных феноменов в современной астрофизики, опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters, а также доступны на сервере препринтов arXiv.

В мире астрофизики есть особый класс объектов, которые называют галактиками-призраками. Это ультрадиффузные галактики: по размерам они сопоставимы с Млечным Путем, но содержат ничтожно мало звезд, из-за чего выглядят тусклыми и почти прозрачными. Ученые уже более десяти лет спорят об их природе, поскольку одни такие системы перенасыщены темной материей, а другие, напротив, демонстрируют ее почти полное отсутствие. Именно последний случай является настоящей головоломкой для стандартной космологической модели, предсказывающей, что темная материя служит обязательным «скелетом» для формирования любых крупных структур.

До недавнего времени существовало всего два подтвержденных примера галактик с дефицитом темной материи — NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4, причем обе находились в одной и той же группе галактик NGC 1052. Это порождало сомнения: возможно, мы имеем дело с уникальной локальной аномалией, а не с реальным типом объектов. Теперь же астрономы нашли третью кандидата — FCC 224, а также ее соседку FCC 240, и решили проверить, образуют ли они пару, похожую на первых двух.

Используя инструмент MUSE на Очень большом телескопе в Чили, команда измерила движение звезд и шаровых скоплений внутри этих тусклых систем. Результат оказался ошеломляющим: звезды в FCC 224 и FCC 240 движутся настолько медленно, что их скорость можно объяснить исключительно гравитацией видимого вещества. Другими словами, внутри этих галактик нет скрытой массы, темного гало, которое обычно удерживает  карликовые галактики от распада. Их динамическая масса в пределах центральной области практически равна массе одних лишь звезд. Вдобавок обе системы содержат аномально яркие шаровые скопления, что полностью совпадает с характеристиками загадочной пары из группы NGC 1052.

Возраст обеих галактик составляет около 10 миллиардов лет, причем их диффузные звездные тела и яркие шаровые скопления сформировались одновременно в ходе одной мощной вспышки звездообразования. Это идеально вписывается в сценарий «карликовой галактики-пули», который предполагает, что лобовое столкновение двух карликовых галактик на гигантской скорости может буквально выбить темную материю из звездной составляющей. Сами звезды и скопления при этом нагреваются и разлетаются, а невидимая масса продолжает двигаться по инерции, оставляя после себя призрачную систему, лишенную своей основной «опоры».

Однако новая пара имеет важное отличие от предыдущей. DF2 и DF4 разнесены в пространстве на огромное расстояние и связаны длинным шлейфом обломков, следов катастрофы. FCC 224 и FCC 240, напротив, находятся гораздо ближе друг к другу (всего 75 килопарсеков) и движутся навстречу с очень маленькой скоростью.

Они выглядят не как разлетающиеся фрагменты, а как компактная, стабильная и долгоживущая пара, возможно, образовавшаяся в результате столкновения с иной геометрией или энергией удара. Не исключено, что остатки выброшенной темной материи все еще находятся на огромном удалении, примерно в трех мегапарсеках от места события, и их еще предстоит обнаружить.

В результате исследование показывает, что галактики, практически лишенные темной материи, не являются уникальным явлением для одной локальной группы. FCC 224 и FCC 240 демонстрируют все ключевые признаки сценария «карликовой пули», включая крайне низкую дисперсию скоростей и аномально яркие шаровые скопления одинакового возраста. Хотя их взаимное расположение отличается от ранее известной пары, это скорее указывает на разнообразие исходов космических столкновений, а не опровергает предложенную модель. Открытие подтверждает, что экстремальные ультрадиффузные галактики могут рождаться в результате катаклизмов, а не только быть «несостоявшимися» системами с избытком скрытой массы.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях