Почти невидима галактика предизвиква парадигмата на тъмната материя

Група астрофизици, ръководени от Мирея Монтес, изследовател в Института по астрофизика на Канарските острови (IAC), откриха най-голямата и най-широко разпространена галактика, регистрирана до момента. Изследването е публикувано в сп Астрономия и астрофизикаИзползвани са данни, получени от Gran Telescopio Canarias (GTC) и Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube е почти невидима галактика джудже, открита от международен изследователски екип, ръководен от Института по астрофизика на Канарските острови (IAC) в сътрудничество с Университета на Ла Лагуна (ULL) и други институции.

Името е предложено от 5-годишната дъщеря на един от изследователите на групата и се дължи на разперения вид на тялото. Повърхностната му яркост е толкова слаба, че е останала незабелязана при различни предишни проучвания на тази част от небето, сякаш е някакъв призрак. Това е така, защото звездите му са толкова разпръснати, че „Nube“ (на испански за „облак“) беше почти неоткриваем.

Тази новооткрита галактика има набор от специфични свойства, които я отличават от познатите досега обекти. Изследователският екип изчислява, че Ноби е галактика джудже десет пъти по-слаба от други от този тип, но също така десет пъти по-масивна от други обекти, съдържащи подобен брой звезди. За да покажа какво означава това за всеки, който разбира малко от астрономията, тази галактика е около една трета от размера на галактиката млечен пътНо масата му е подобна на тази на Малкия Магеланов облак.

Снимка на галактиката Нубия през различни телескопи. Кредит: SDSS/GTC/IAC

„С настоящите ни познания не разбираме как може да съществува галактика с такива екстремни свойства“, обяснява Мирея Монтес, първи автор на статията, изследовател в IAC и ULL.

В продължение на няколко години Игнасио Трухильо, вторият автор на статията, извършва анализ въз основа на SDSS изображения (Sloan Digital Sky Survey), специфична ивица на небето, в рамките на проекта Legado del IAC Stripe 82. В един от прегледите на данните те забелязаха слабо петно, което изглеждаше достатъчно интересно, за да създаде изследователски проект.

Следващата стъпка беше да се използват многоцветни, много дълбоки изображения от Gran Telescopio Canarias (GTC), за да се потвърди, че тази кръпка в сканирането не е някаква грешка, а много широко разпространен обект. Поради неговата слабост е трудно да се определи точното разстояние на Ноби. Използвайки наблюдение, получено с телескопа Green Bank (GBT) в Съединените щати, изследователите изчислиха разстоянието до Ноби на 300 милиона светлинни години, въпреки предстоящите наблюдения с помощта на радиотелескопа Very Large Array (VLA) и оптичния телескоп William Herschel. (WHT) в обсерваторията Roque de los Muchachos, Ла Палма, трябва да им помогне да покажат дали това разстояние е правилно. „Ако галактиката се окаже по-близо, тя все още ще бъде много странен обект и ще постави големи предизвикателства за астрофизиката“, коментира Игнасио Трухильо.

Има ли друго предизвикателство пред настоящия модел на тъмната материя?

Общото правило е, че галактиките имат много по-голяма плътност на звездите във вътрешните си региони и че тази плътност намалява бързо с увеличаване на разстоянието от центъра. Монтес обаче казва, че в Ноби „плътността на звездите варира много малко в целия обект, поради което е толкова слаба и не можахме да я наблюдаваме добре, докато не получихме много дълбоки изображения от GTC.“ „

Галактика Нубия. Фигурата е комбинация от цветно изображение и черно-бяло изображение за избор на фон. Кредит: GTC/Мирея Монтес

Новобранецът обърка астрономите. На пръв погледЕкипът обяснява, че няма взаимодействие или друга индикация за неговите странни свойства. Космологичните симулации не са в състояние да възпроизведат неговите „екстремни“ свойства, дори въз основа на различни сценарии. „Оставаме без жизнеспособно обяснение в рамките на приетия в момента космологичен модел, който е моделът на студената тъмна материя“, обяснява Монтес.

Моделът на студената тъмна материя може да възпроизведе широкомащабни структури във Вселената, но има сценарии в малък мащаб, като този на Ноби, за които не може да даде добър отговор. Ние показахме как различни теоретични модели не могат да го възпроизведат, което го прави един от най-екстремните случаи, известни до момента. „Възможно е с тази галактика и подобни галактики, които можем да открием, да намерим допълнителни доказателства, които ще отворят нов прозорец към разбирането на Вселената“, коментира Монтес.

„Една привлекателна възможност е, че необичайните свойства на Nube ни показват, че частиците, които изграждат тъмната материя, имат много малка маса“, казва Игнасио Трухильо. Ако е така, необичайните свойства на тази галактика биха послужили като доказателство за свойствата на квантовата физика, но в галактически мащаб. Той заключава: „Ако тази хипотеза се потвърди, това ще бъде едно от най-красивите проявления на природата, обединяващо света на по-малкото със света на по-голямото.“

Справка: „Тъмна галактика, приблизително с масата на Малкия Магеланов облак“ от Мирея Монтес, Игнасио Трухильо, Анантан Карунакаран, Раул Инфанте-Саенц, Кристин Спийкс, Джулия Джулини, Майкъл Бийзли, Мария Сиприан, Ночиа Чампа, Мауро Д'Онофрио, Лий Келвин и Хавиер Роман, 9 януари 2024 г., Астрономия и астрофизика.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667