Представьте себе такую ситуацию: вы видите вершину асберга вздымающуюся над волнами, но заглянув под толщу воды не обнаруживаете ничего. Это как минимум старнно, а как максимум — пугающе. Астрономы столкнулись с подобным, когда направили телескоп Hubble на сфероидальную галактику NGC 1052-DF2 или DF2. Этот обитатель межгалактического пространства ближе всего к понятию "ничто", но все же является чем-то. Эта галактика физически больше, чем наш Млечный Путь, но его звезды разбросаны так далеко, что Hubble видит сквозь него, захватывая мириады фоновых галактик.
Недостаток "дна айсберга" для DF2 — это отсутствие темной материи. Галактики частично состоят из видимой материи — звезд и газа. Но основная часть структуры галактики состоит из темной материи, невидимого клея, который закрывает звезды, поэтому они не сбегают из галактики.
Поскольку эта безобидная галактика бросает вызов традиционным теориям о том, как устроены галактики, астрономы отнеслись к с большим скепсисом к объявлению об обнаружение столь странного объекта. В конце концов, весь космос построен на невидимых каркасах темной материи.
Чтобы перепроверить свой вывод, исследователи использовали гораздо больше экспозиций Hubble, чтобы лучше определить расстояние до невидимой галактики. Если бы DF2 был ближе, чем они думали, загадка темной материи исчезла бы.
На самом деле они обнаружили, что галактика находится немного дальше, чем было первоначально измерено. Исследователи говорят, что новый метот измерения помог им подтвердить, что темная материя действительно отсутствует в аномальных галактиках. Теперь теоретикам предстоит выяснить, почему.
Итак, обнаружение галактики, в которой нет невидимого вещества — это экстраординарное событие, которое бросает вызов общепринятым представлениям о вселенной. Это могло бы опровергнуть теории образования и эволюции галактик.
Чтобы подкрепить свое первоначальное открытие, о котором впервые было сообщено в 2018 году, группа ученых во главе с Питером ван Доккумом из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, продолжила свое первоначальное исследование галактики, названной NGC 1052-DF2. Определение количества темной материи в галактике зависит от точных измерений ее удаленности от Земли.
Если DF2 находится так далеко от Земли, как утверждает команда ван Доккума, содержание темной материи в галактике может составлять всего несколько процентов. Вывод команды основан на движении звезд внутри галактики; на их скорости влияет сила тяжести. Исследователи обнаружили, что наблюдаемое количество звезд составляет общую массу галактики, а для темной материи остается не так много места.
Однако, если бы DF2 был ближе к Земле, как утверждают некоторые астрономы, она была бы менее массивной. Таким образом, галактике потребуется темная материя для объяснения наблюдаемых эффектов общей массы.
По новой оценке расстояния DF2 составляет 72 миллиона световых лет, а не 42 миллиона световых лет, как сообщили другие независимые группы. Это помещает галактику дальше, чем исходная оценка Hubble в 2018 году — 65 световых лет.
Исследовательская группа основала свой новый результат на длинных выдержках с помощью усовершенствованной камеры Hubble, которая обеспечивает более глубокий обзор галактики для поиска надежных критериев для определения расстояния. Они нацелены на стареющие красные звезды-гиганты на окраинах галактики, которые в своей эволюции достигают одинаковой максимальной яркости. Астрономы могут использовать внутреннюю яркость звезд для расчета огромных межгалактических расстояний.
По словам членов команды, более точные измерения Hubble подтверждают первоначальный вывод исследователей о том, что в галактике отсутствует темная материя. Однако загадка того, почему в DF2 отсутствует большая часть темной материи, все еще остается. Научная статья команды была опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
DF2 — это гигантский космический ватный шарик, который исследователи называют "прозрачной галактикой", в которой разбросаны звезды. Галактический чудак почти такой же по ширине, как Млечный Путь, но он содержит только 1/200 числа звезд нашей Галактика.
Призрачная галактика, похоже, не имеет заметной центральной области, спиральных рукавов или диска. По оценкам команды, DF2 содержит не более 1/400 количества темной материи, чем ожидали астрономы. Как сформировалась галактика, остается полной загадкой, основываясь на последних измерениях команды.
DF2 — не единственная галактика, лишенная темной материи. Шани Даниэли из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, использовал Hubble в 2020 году, чтобы получить точное расстояние до другой призрачной галактики, называемой NGC 1052-DF4 (или просто DF4), в которой, по-видимому, также отсутствует темная материя. В этом случае, однако, некоторые ученые предполагают, что темная материя могла быть удалена из DF4 из-за приливных сил другой галактики.
Исследователи считают, что и DF2, и DF4 были членами набора галактик. Однако новые наблюдения Hubble показывают, что две галактики находятся на расстоянии 6,5 миллионов световых лет друг от друга, то есть дальше, чем они думали вначале. Также похоже, что DF2 отошел от группировки и изолирован в космосе.
Другие группы астрономов также ищут новые необычные галактики. В 2020 году группа исследователей обнаружила 19 необычных карликовых галактик, которые, по их словам, испытывают дефицит темной материи. Однако, чтобы разгадать загадку, потребуется открыть еще много галактик без темной материи.
Тем не менее, ван Доккум считает, что обнаружение галактики без темной материи кое-что говорит астрономам о таинственном строительном материале вселенной:
В нашей статье 2018 года мы предположили, что если у вас есть галактика без темной материи, а в других похожих галактиках она есть, это означает, что темная материя действительно реальна и существует.