Как следует из названия, ультрадиффузные галактики, или UDG, представляют собой карликовые галактики, звезды которых разбросаны по обширной области, что приводит к чрезвычайно низкой поверхностной яркости, что делает их очень трудными для обнаружения. Несколько вопросов о UDG остаются без ответа: как эти карлики оказались такими разросшимися? Являются ли их ореолы из темной материи — ореолы невидимой материи, окружающие галактики — особенными?
Теперь международная группа астрономов во главе с Лорой Сейлс, астроном из Калифорнийского университета в Риверсайде, сообщает в Nature Astronomy о том, что она использовала сложное моделирование для обнаружения нескольких "закаленных" UDG в среде с низкой плотностью во Вселенной. Погашенная галактика — это та, которая не образует звезд.
Подобные описания относятся к галактикам, изолированным в более спокойной среде, а не в группе или скоплении. Астрономы объясняют, что галактика с задней поверхностью — это объект, который сегодня выглядит как изолированная галактика, но в прошлом был спутником более массивной системы — похожей на комету, которая периодически посещает наше Солнце, но проводит большую часть своего путешествия в изоляции — далеко от большей части Солнечной системы.
Карликовые галактики — это небольшие галактики, содержащие от 100 миллионов до нескольких миллиардов звезд. Напротив, в Млечном Пути от 200 до 400 миллиардов звезд. Хотя все UDG являются карликовыми галактиками, все карликовые галактики не являются UDG. Например, при одинаковой светимости карлики имеют очень большой диапазон размеров, от компактных до рассеянных. UDG — это хвостовая часть большинства протяженных объектов данной яркости. UDG имеет звездный состав карликовой галактики, в 10-100 раз меньше, чем Млечный Путь. Но его размер сопоставим с Млечным путем, что придает ему чрезвычайно низкую поверхностную яркость, что делает его особенным.
Гало темной материи карликовой галактики имеет массу, по крайней мере, в 10 раз меньше, чем Млечный Путь, и его размер аналогичен. Однако UDG нарушают это правило и показывают радиальное расширение, сравнимое с таковым у гораздо более крупных галактик.
Одна из популярных теорий, объясняющих это, заключалась в том, что UDG — это неудавшиеся Млечные пути, то есть им суждено было стать галактиками, подобными нашей собственной, но каким-то образом не удалось образовать звезды. Теперь мы знаем, что этот сценарий не может объяснить все UDG. Таким образом, возникают теоретические модели, в которых более чем один механизм формирования может образовывать эти ультрадиффузные объекты.
Информация, полученная из новой работы двоякая. Во-первых, использованное исследователями моделирование под названием TNG50 успешно предсказало UDG с характеристиками, аналогичными наблюдаемым UDG. Во-вторых, исследователи обнаружили несколько редких закаленных UDG, для которых у них нет механизма образования. Исследователи также сообщают, что согласно их моделированию, закаленные UDG обычно могут составлять 25% ультрадиффузной популяции галактик. Однако по наблюдениям этот процент намного меньше.
Это первое исследование, в котором разрешено множество сред — от изолированных карликов до карликов в группах и скоплениях - необходимых для обнаружения UDG и с достаточно высоким разрешением для изучения их морфологии и структуры.
Затем исследовательская группа продолжит изучение UDG в симуляциях TNG50, чтобы лучше понять, почему эти галактики настолько протяженные по сравнению с другими карликовыми галактиками с таким же звездным составом. Исследователи будут использовать телескоп Кека на Гавайях, один из самых мощных телескопов в мире, для измерения содержания темной материи в UDG в скоплении Девы, ближайшем к Земле скоплении галактик.