Почти невидимая галактика бросает вызов парадигме темной материи

Открытие Ноби, слабой, протяженной карликовой галактики, бросает вызов существующим астрофизическим моделям. Его уникальные свойства могут дать новое понимание Вселенной и природы темной материи. (Концепция художника.) Фото: SciTechDaily.com

Группа астрофизиков под руководством Мирейи Монтес, исследователя Института астрофизики Канарских островов (IAC), обнаружила самую большую и широко распространенную галактику, зарегистрированную на сегодняшний день. Исследование опубликовано в журнале Астрономия и астрофизикаИспользовались данные, полученные Gran Telescopio Canarias (GTC) и радиотелескопом Green Bank (GBT).

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

Название было предложено 5-летней дочерью одного из исследователей группы и связано с раскидистым внешним видом тела. Ее поверхностная яркость настолько слаба, что во время различных предыдущих исследований этой части неба она осталась незамеченной, как если бы это было какое-то привидение. Это потому, что его звезды настолько разбросаны, что «Нубе» (по-испански «облако») было почти невозможно обнаружить.

Эта недавно открытая галактика обладает набором специфических свойств, отличающих ее от ранее известных объектов. По оценкам исследовательской группы, Ноби — карликовая галактика в десять раз слабее, чем другие галактики этого типа, но также в десять раз массивнее, чем другие объекты, содержащие аналогичное количество звезд. Чтобы показать, что это значит для тех, кто немного разбирается в астрономии, отметим, что эта галактика составляет примерно треть размера галактики. Млечный ПутьНо его масса аналогична массе Малого Магелланова Облака.

Изображение Галактики Нубия через разные телескопы. Кредит: SDSS/GTC/IAC

«С нашими нынешними знаниями мы не понимаем, как могла существовать галактика с такими экстремальными свойствами», — объясняет Мирейя Монтес, первый автор статьи, исследователь IAC и ULL.

Игнасио Трухильо, второй автор статьи, уже несколько лет проводит анализ на основе изображений SDSS (Слоановский цифровой обзор неба), конкретная полоса неба, в рамках проекта Legado del IAC Stripe 82. В одном из обзоров данных они заметили слабое пятно, которое выглядело достаточно интересно, чтобы начать исследовательский проект.

Следующим шагом было использование многоцветных, очень глубоких изображений с Gran Telescopio Canarias (GTC), чтобы подтвердить, что этот участок при сканировании был не какой-то ошибкой, а очень распространенным объектом. Из-за его слабости трудно определить точное расстояние до Нобби. Используя наблюдения, полученные с помощью телескопа Грин-Бэнк (GBT) в США, исследователи оценили расстояние до Ноби в 300 миллионов световых лет, несмотря на предстоящие наблюдения с использованием радиотелескопа Very Large Array (VLA) и оптического телескопа Уильяма Гершеля. (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос в Ла-Пальме должен помочь им показать, правильно ли это расстояние. «Если галактика окажется ближе, она все равно будет очень странным объектом и создаст серьезные проблемы для астрофизики», — комментирует Игнасио Трухильо.

Есть ли еще один вызов нынешней модели темной материи?

Общее правило состоит в том, что галактики имеют гораздо большую плотность звезд во внутренних областях и что эта плотность быстро уменьшается с увеличением расстояния от центра. Однако Монтес говорит, что в Ноби «плотность звезд очень мало меняется по всему объекту, поэтому она такая слабая, и мы не могли ее хорошо наблюдать, пока не получили очень глубокие изображения от GTC». «

Галактика Нубия. Этот рисунок представляет собой комбинацию цветной фотографии и черно-белой фотографии для выбора фона. Фото: GTC/Мирея Монтес

Новичок поставил астрономов в тупик. На первый взглядКоманда объясняет, что нет никакого взаимодействия или других признаков его странных свойств. Космологическое моделирование неспособно воспроизвести его «экстремальные» свойства даже на основе разных сценариев. «Мы остались без жизнеспособного объяснения в рамках принятой в настоящее время космологической модели, которой является модель холодной темной материи», — объясняет Монтес.

Модель холодной темной материи может воспроизводить крупномасштабные структуры во Вселенной, но существуют мелкомасштабные сценарии, такие как сценарий Нобби, для которых она не может дать хорошего ответа. Мы показали, что различные теоретические модели не могут воспроизвести его, что делает его одним из самых крайних случаев, известных на сегодняшний день. «Вполне возможно, что с помощью этой галактики и подобных галактик, которые мы можем найти, мы сможем найти дополнительные доказательства, 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 очень маленькую массу», — говорит Игнасио Трухильо. Если бы это было так, то необычные свойства этой галактики послужили бы свидетельством свойств квантовой физики, но в галактическом масштабе. Он заключает: «Если эта гипотеза подтвердится, то это будет одно из самых прекрасных проявлений природы, объединяющее мир меньшего с миром большего».

Ссылка: «Темная галактика массой примерно с Малое Магелланово Облако» Мирейи Монтес, Игнасио Трухильо, Анантана Карунакарана, Рауля Инфанте-Санса, Кристины Спикс, Джулии Джулини, Майкла Бизли, Марии Чиприан, Ноккиа Чампа, Мауро Д'Онофрио, Ли Кельвин и Хавьер Роман, 9 января 2024 г., Астрономия и астрофизика.
дои: 10.1051/0004-6361/202347667