Виявлено новий тип астрономічного об′єкта — хмару, що не змогла стати галактикою

Космічний телескоп «Габбл» дослідив об′єкт «Cloud-9» — беззоряну, багату на газ хмару темної матерії, яка вважається «реліквією» або залишком раннього формування галактики.

Про відкриття повідомляють в NASA та в ESA (Європейське космічне агентство), передають OstanniPodii.com.

Cloud-9 є першим підтвердженим виявленням такого об'єкта у Всесвіті. Це відкриття сприяє кращому розумінню формування галактик, раннього Всесвіту та природи самої темної матерії.

«Це історія про невдалу галактику», — зазначив головний дослідник програми Алехандро Бенітес-Лламбай з університету Мілано-Бікокка в Мілані, Італія.

«У науці ми зазвичай дізнаємося більше з невдач, ніж з успіхів. У цьому випадку відсутність зірок підтверджує правильність теорії. Це говорить нам про те, що ми знайшли в місцевому Всесвіті первинний будівельний блок галактики, яка ще не сформувалася», - додав він.

Результати, опубліковані в журналі «The Astrophysical Journal Letters», були представлені в понеділок у Феніксі на пресконференції 247-го засідання Американського астрономічного товариства.

«Ця хмара — це вікно у темний Всесвіт. З теорії ми знаємо, що більша частина маси у Всесвіті, як очікується, є темною матерією, але виявити цю темну матерію складно, оскільки вона не випромінює світло. Cloud-9 дає нам рідкісну можливість побачити хмару, в якій домінує темна матерія», — сказав член команди Ендрю Фокс з Асоціації університетів з досліджень в астрономії/Інституту космічної телескопії (AURA/STScI).

Об'єкт називається Хмарою H I з обмеженою реіонізацією, або «RELHIC». Термін «H I» означає нейтральний водень.

RELHIC описує хмару водню, що утворилася на початку існування Всесвіту, — залишок, який не сформував зірок. Протягом багатьох років вчені шукали докази існування такого теоретичного фантомного об'єкта. Лише після того, як вони направили телескоп «Габбл» на хмару та підтвердили, що вона дійсно не містить зірок, вони знайшли підтвердження цій теорії.

«До того, як ми використали телескоп «Габбл», можна було стверджувати, що це тьмяна карликова галактика, яку ми не могли побачити за допомогою наземних телескопів. Вони просто не мали достатньої чутливості, щоб виявити зорі», — каже головний автор дослідження Гагадіп Ананд із STScI. «Але за допомогою Вдосконаленої камери для спостережень телескопа «Габбл» ми змогли встановити, що там нічого немає».

Відкриття цієї реліктової хмари стало несподіванкою. «Серед наших галактичних сусідів, можливо, є кілька покинутих будинків», — сказала Рачел Бітон з STScI, яка також входить до складу дослідницької групи.

Астрономи вважають, що RELHIC — це хмари темної матерії, які не змогли накопичити достатньо газу для утворення зірок. Вони являють собою вікно у ранні стадії формування галактик. Cloud-9 вказує на існування багатьох інших невеликих структур у Всесвіті, в яких переважає темна матерія, — інших нереалізованих галактик. Це відкриття дає нові уявлення про темні компоненти Всесвіту, які важко вивчати за допомогою традиційних спостережень, що зосереджуються на яскравих об'єктах, таких як зорі та галактики.

Вчені багато років вивчали хмари водню поблизу Чумацького Шляху, але ці хмари, як правило, набагато більші та нерегулярніші, ніж Cloud-9. У порівнянні з іншими спостережуваними хмарами водню, Cloud-9 менша, компактніша та має більш сферичну форму, що робить її дуже відмінною від інших.

Ядро цього об'єкта складається з нейтрального водню та має діаметр близько 4900 світлових років. Дослідники виміряли водень у Cloud-9 за допомогою випромінюваних нею радіохвиль і визначили, що його маса приблизно в мільйон разів перевищує масу Сонця. Припускаючи, що тиск газу врівноважує гравітацію хмари темної матерії, що, судячи з усього, і є насправді, дослідники підрахували, що маса темної матерії Cloud-9 повинна становити близько п'яти мільярдів сонячних мас.

Cloud-9 є прикладом структур і таємниць, які не пов'язані із зорями. Просто дивлячись на зорі, неможливо отримати повне уявлення. Вивчення газу та темної матерії допомагає отримати більш повне розуміння того, що відбувається в цих системах, яке інакше залишилося б невідомим.

З точки зору спостережень, ідентифікувати ці нереалізовані галактики тяжко, оскільки сусідні об'єкти засвічують їх. Такі системи також вразливі до впливу навколишнього середовища, наприклад, до розривання від тиску, яке може видалити газ, коли хмара рухається міжгалактичним простором. Ці фактори ще більше зменшують їх очікувану кількість.

Беззоряна реліквія була відкрита три роки тому в рамках радіообстеження, проведеного 500-метровим сферичним телескопом (FAST) у Гуйчжоу в Китаї, а пізніше це відкриття було підтверджено телескопом Грін-Бенк та об'єктами Дуже великої антенної решітки (VLA) у Сполучених Штатах. Але тільки за допомогою телескопа «Габбл» дослідники змогли остаточно визначити, що невдала галактика не містить зірок.

Cloud-9 була названа просто послідовно, оскільки була дев'ятою газовою хмарою, виявленою на околиці сусідньої спіральної галактики Мессьє 94 (M94). Хмара знаходиться близько до M94 і, здається, має фізичний зв'язок з галактикою. Дані радіоспостережень з високою роздільною здатністю показують незначні спотворення газу, що, можливо, вказує на взаємодію між хмарою та галактикою.

Хмара може з часом утворити галактику, за умови, що вона стане масивнішою, хоча як саме це відбудеться, залишається предметом спекуляцій. Якби вона була набагато більшою, скажімо, у 5 мільярдів разів масивнішою за наше Сонце, вона б колапсувала, утворила зорі й стала галактикою, яка не відрізнялася б від будь-якої іншої галактики, яку ми бачимо. Якби вона була набагато меншою, газ міг би розсіятися та іонізуватися, і від нього не залишилося б багато. Але вона знаходиться в ідеальному стані, щоб залишитися як RELHIC.

Відсутність зірок у цьому об'єкті дає унікальну можливість зазирнути у внутрішні властивості хмар темної матерії. Рідкість таких об'єктів і потенціал майбутніх досліджень, як очікується, сприятимуть відкриттю більшої кількості таких «невдалих галактик» або «реліквій», що дасть змогу краще зрозуміти ранній Всесвіт і фізику темної матерії.  

Космічний телескоп «Габбл» працює вже понад три десятиліття та продовжує робити революційні відкриття, які формують наше фундаментальне розуміння Всесвіту. «Габбл» — це проєкт міжнародної співпраці між NASA та ESA. Космічний центр Годдарда NASA в Грінбелті, штат Мериленд, керує роботою телескопа та місіями. Компанія Lockheed Martin Space, що базується в Денвері, також підтримує місії в Годдарді. Інститут космічної телескопії в Балтіморі, який керується Асоціацією університетів з досліджень в астрономії, за допомогою телескопа «Габбл» проводить наукові дослідження.

• космічний телескоп Хаббла
• Галактики
• Темна матерія