Решена загадка странной галактики, состоящей на 99% из темной материи
В настоящее время формирование галактик трудно понять без присутствия вездесущего, но загадочного компонента, называемого темной материей. Астрономы измерили количество темной материи вокруг галактик и обнаружили, что она в 10–300 раз превышает количество видимой материи.
Однако несколько лет назад открытие очень рассеянного объекта под названием Dragonfly 44 изменило эту точку зрения. Было обнаружено, что в этой галактике темной материи в 10 000 раз больше. Обратившись к этому открытию, астрономы попытались выяснить, действительно ли этот объект аномален или что-то пошло не так при анализе наблюдений. И теперь появился ответ.
Международная группа ученых под руководством Института Каптейна Университета Гронингена (Нидерланды) при участии Института астрофизики Канарских островов (IAC) и Университета Ла-Лагуны (ULL) обнаружила, что общее количество шаровых скоплений вокруг Dragonfly 44 и, следовательно, содержание темной материи намного меньше, чем предполагалось ранее, что показывает, что эта галактика не является ни уникальной, ни аномальной. Результат был недавно опубликован в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Галактика Dragonfly 44 была обнаружена в результате глубокого обзора скопления COMA, скопления из нескольких тысяч галактик. С самого начала исследователи считали галактику замечательной, потому что количество темной материи, которые они вывели, было почти таким же, как в Млечном Пути, что эквивалентно миллиарду солнечных масс.
Однако вместо того, чтобы содержать около ста миллиардов звезд, как Млечный Путь, DF44 имеет только сто миллионов звезд, в тысячу раз меньше. Это означает, что количество темной материи было в десять тысяч раз больше, чем у ее звезд. Если бы это было правдой, это был бы уникальный объект с почти в 100 раз большим количеством темной материи, чем можно было бы ожидать из числа его звезд.
Тем не менее, путем исчерпывающего анализа системы шаровых скоплений вокруг Dragonfly 44 исследователи обнаружили, что общее количество шаровых скоплений составляет всего 20, а общее количество темной материи примерно в 300 раз больше, чем светящейся материи, что означает, что оно не выходит за рамки нормального значения для этого типа галактик.
«Тот факт, что в нашей работе мы обнаружили только 20 шаровых скоплений по сравнению с 80 ранее заявленными, резко снижает количество темной материи, которую предположительно содержит галактика», — объясняет Игнасио Трухильо, исследователь МАК и соавтор статьи.
«Более того, с учетом количества найденных нами шаровых скоплений количество темной материи в Dragonfly 44 соответствует тому, что ожидается для этого типа галактик. Отношение видимой материи к темной материи больше не 1 из 10 000, а 1 из 300″.
«Все эти годы Dragonfly 44 была аномалией, которую нельзя было объяснить с помощью существующих моделей формирования галактик. Теперь мы знаем, что предыдущие результаты были ошибочными и что DF44 не является чем-то необычным. Пора двигаться дальше», — отмечает Теймур Сайфоллахи, научный сотрудник Института Каптейна и первый автор статьи.
«Наша работа показывает, что эта галактика не так уж необычна или неожиданна. Таким образом, модели формирования галактик могут объяснить ее без необходимости модификации», — говорит Майкл А. Бизли, специалист по шаровым скоплениям.
Общее количество шаровых скоплений связано с полной массой галактики. Таким образом, если измерить количество шаровых скоплений, можно определить количество темной материи, особенно если количество видимой материи составляет лишь небольшую часть от общего количества.
«Однако у нас нет физического объяснения этой связи между общим числом шаровых скоплений и общей массой галактики. Это чисто наблюдательные знания. Возможно, это связано с количеством исходного газа, из которого сформировались звезды и сами шаровые скопления. Чем больше темной материи в галактике, тем больше в ней газа», — предполагают исследователи.
Teymoor Saifollahi et al, The number of globular clusters around the iconic UDG DF44 is as expected for dwarf galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093/mnras/staa3016