В 2018 году международная группа исследователей с помощью космического телескопа Hubble и нескольких других обсерваторий впервые обнаружила галактику в нашем космическом районе, в которой отсутствует большая часть темной материи. Это открытие галактики NGC 1052-DF2 стало неожиданностью для астрономов, поскольку было понятно, что темная материя является ключевой составляющей в современных моделях образования и эволюции галактик. Фактически, без присутствия темной материи первичный газ не обладал бы достаточным гравитационным притяжением, чтобы положить начало образованию новых галактик. Год спустя была обнаружена еще одна галактика, в которой отсутствует темная материя, NGC 1052-DF4, что подлило масла в огонь дебатов среди астрономов о природе этих объектов.
Теперь новые данные телескопа Hubble были использованы для объяснения причины исчезновения темной материи в NGC 1052-DF4, которая находится на расстоянии 45 миллионов световых лет от нас. Мирейя Монтес из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии возглавила международную группу астрономов для изучения галактики с помощью глубоких оптических изображений. Они обнаружили, что исчезновение темной материи можно объяснить эффектами приливных нарушений. Силы гравитации соседней массивной галактики NGC 1035 разрывают NGC 1052-DF4 на части. Во время этого процесса темная материя удаляется, в то время как звезды ощущают эффекты взаимодействия с другой галактикой на более поздней стадии.
До сих пор удаление темной материи таким способом оставалось скрытым от астрономов, поскольку его можно было наблюдать только с помощью чрезвычайно детализированных изображений, которые могут выявить мелкие детали. Ученые использовали Hubble двумя способами, чтобы обнаружить, что NGC 1052-DF4 испытывает стороннее воздействие. В первую очередь это было изучение света галактики, а так же распределения шаровых скоплений.
Благодаря высокому разрешению Hubble астрономы смогли идентифицировать население шарового скопления галактики. 10,4-метровый телескоп Gran Telescopio Canarias (GTC) и телескоп IAC80 на Канарских островах в Испании также использовались для дополнения наблюдений Hubble путем дальнейшего изучения данных.
Недостаточно просто проводить много времени, наблюдая за объектом, но тщательная обработка данных жизненно важна. Поэтому было важно использовать не один телескоп/инструмент, а несколько (как наземных, так и космических) для проведения этого исследования. С высоким разрешением телескопа Hubble стало возможным идентифицировать шаровые скопления, а затем с помощью GTC-фотометрии узнать физические свойства.
Считается, что шаровые скопления образуются в эпизодах интенсивного звездообразования, которое формирует галактики. Их компактные размеры и светимость делают их легко наблюдаемыми, и поэтому они являются хорошими индикаторами свойств своей родительской галактики. Таким образом, изучая и характеризуя пространственное распределение скоплений в NGC 1052-DF4, астрономы могут получить представление о нынешнем состоянии самой галактики. Расположение этих скоплений предполагает, что они "отрываются" от своей родительской галактики, и это подтверждает вывод о том, что происходит приливное разрушение.
Изучая свет галактики, астрономы также обнаружили свидетельства существования приливных хвостов, которые образованы из материала, удаляющегося от NGC 1052-DF4. Это еще раз подтверждает вывод о том, что это событие сбоя. Дополнительный анализ пришел к выводу, что центральные части галактики остаются нетронутыми, и только около 7% звездной массы галактики находится в этих приливных хвостах. Это означает, что темная материя, которая менее сконцентрирована, чем звезды, ранее была удалена из галактики, и теперь внешний звездный компонент также начинает удаляться.
Этот результат является хорошим индикатором того, что, хотя темная материя галактики испарилась из системы, звезды только сейчас начинают страдать от механизма разрушения. Со временем NGC 1052-DF4 будет поглощена большой системой около NGC 1035, и, по крайней мере, некоторые из их звезд будут свободно плавать в глубоком космосе.
Обнаружение доказательств, подтверждающих механизм приливного разрушения как объяснение отсутствия темной материи в галактике, не только разрешило астрономическую загадку, но и принесло астрономам вздох облегчения. Без этого ученым пришлось бы пересмотреть свое понимание законов гравитации.