Данные Хаббла подтверждают нехватку темной материи в галактиках

Самое точное на данный момент измерение расстояния к ультра диффузной галактике (УДГ) NGC1052-DF2 (DF2) несомненно подтверждает недостаток в ней темной материи.

Об этом рассказывают в Институте перспективных исследований.

Недавно измеренное расстояние в 22,1 +/- 1,2 мегапарсек было получено международной группой исследователей под руководством Зили Шена и Питера ван Доккума из Йельского университета и Шани Даниэле, сотрудницы программы NASA "Хаббл" в Институте перспективных исследований.

"Определение точного расстояния к DF2 было ключевым фактором для подтверждения наших предыдущих результатов", - заявила Даниэле. "Новое измерение, о котором сообщается в этом исследовании, имеет решающее значение для оценки физических свойств галактики, тем самым подтверждая нехватку темной материи".

Результаты, опубликованные в Astrophysical Journal Letters 9 июня 2021 года, основаны на 40 орбитах космического телескопа "Хаббл" с получением изображений с помощью камеры "Advanced Camera for Surveys" и анализа "вершины ветви красных гигантов" (TRGB) — золотого стандарта для таких уточненных измерений. В 2019 году команда опубликовала результаты измерения расстояния к соседней УДГ NGC1052-DF4 (DF4) на основе 12 орбит Хаббла и анализа TRGB, которые предоставили весомые доказательства отсутствия темной материи. Этот предпочтительный метод расширяет исследования команды 2018 года, которые возлагались на "флуктуации поверхностной яркости" для измерения расстояния. Обе галактики были обнаружены с помощью телескопа "Dragonfly Telephoto Array" в обсерватории "Небо" в Нью-Мексико.

"Мы оказались в сложном положении с нашими первичными наблюдениями этой галактики с помощью Хаббла в 2018 году", - сказал ван Доккум. "Думаю, люди правы ставить это под сомнение, поскольку результат такой необычный. Было бы хорошо, если бы нашлось простое объяснение, например неправильное расстояние. Но я думаю, что будет веселее и интереснее, если это действительно странная галактика".

В дополнение к подтверждению предварительных выводов о расстоянии, результаты Хаббла показали, что галактики расположены чуть дальше, чем считалось ранее, что подкрепляет версию о том, что они почти не содержат темной материи. Если бы DF2 была ближе к Земле, как утверждают некоторые астрономы, она была бы на самом деле более тусклой и менее массивной, и галактике была бы нужна темная материя для учета наблюдаемого эффекта общей массы.

Темная материя широко рассматривается как необходимый ингредиент галактик, но данное исследование предоставляет дополнительные доказательства того, что ее присутствие не является неизбежным. Хотя темная материя еще не наблюдалась непосредственно, ее гравитационное воздействие похоже на клей, который удерживает галактики вместе и управляет движением видимой материи. В случае DF2 и DF4 исследователи смогли объяснить движение звезд только на основе звездной массы, что предполагает недостаток или отсутствие темной материи. По иронии судьбы, выявление галактик, в которых не хватает темной материи, скорее всего, поможет раскрыть ее загадочную природу и даст новые представления об эволюции галактик.

Хотя DF2 и DF4 по своим размерам сравнимы с галактикой Млечный Путь, их общая масса составляет лишь около одного процента массы нашей галактики. Также было обнаружено, что эти сверхдиффузные галактики имеют большую популяцию особенно светящихся шаровых скоплений.

Это исследование вызвало большой научный интерес, а также энергичную дискуссию среди сторонников альтернативных теорий темной материи, таких как модифицированная ньютоновская динамика (MOND). Однако, с учетом последних выводов команды — включая относительные расстояния двух УДГ к NGC1052 — такие альтернативные теории кажутся менее вероятными. Кроме того, сейчас существует незначительная неопределенность в измерении расстояний, проведенных командой, учитывая использование метода TRGB. Основанный на фундаментальной физике, этот метод заключается в наблюдении за красными звездами-гигантами, которые после сгорания запасов гелия извергают вспышку, которая всегда происходит с одинаковой яркостью.

"Существует поговорка, что чрезвычайные утверждения требуют чрезвычайных доказательств, и новое измерение расстояния прочно подтверждает наши предыдущие выводы, что в DF2 отсутствует темная материя", - заявил Шен. "Сейчас настало время выйти за пределы дискуссий о расстоянии и сосредоточиться на том, как начали существовать такие галактики".

Продвигаясь вперед, исследователи будут продолжать искать больше этих странных галактик, одновременно рассматривая ряд вопросов, таких как: Как формируются УДГ? Что они говорят нам о стандартных космологических моделях? Насколько распространены эти галактики и какие еще уникальные свойства они имеют? Чтобы разгадать эти тайны и окончательный вопрос о том, чем в действительности является темная материя, понадобится раскрыть гораздо больше галактик лишенных темной материи.

Исследование есть в открытом доступе на сервере препринтов arXiv.

Отметим, что в другом исследовании нехватка темной материи в галактиках DF2 и DF4 объясняется тем, что в прошлом они образовались как галактики, в которых темная материя доминировала, но потом галактики были ее лишены путем воздействия приливных сил.

Также, как сообщалось, Хаббл предоставил дополнительные доказательства приливного разрушения в галактике DF4.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.