Галактика из темной материи оказалась ошибкой астрономов

Еще в 2016 году исследователи заявили, что обнаружили галактику, почти полностью состоящую из темной материи и почти без звезд. Теперь, при более внимательном рассмотрении, это утверждение рассыпалось.

Галактика Dragonfly 44 (DF44) принадлежит к классу загадочных объектов, известных как ультрадиффузные галактики или UDG. С 1980-х годов исследователи обсуждают, имеют ли эти огромные тусклые объекты низкую массу, как карликовые галактики, размазанные по огромным просторам космоса, или больше как тяжелые галактики в стиле Млечного Пути, которые кажутся тусклыми по двум причинам: потому что в них почти нет звезд и потому, что огромная часть их массы - это темная материя, находящаяся на внешних окраинах галактики, в так называемых ореолах темной материи, которые не излучают света. В статье, опубликованной в 2016 году в The Astrophysical Journal Letters, ученые утверждали, что DF44 была одной из этих галактик с большим гало темной материи и небольшим количеством звезд. Они оценили его массу и обнаружили, что это как минимум 98% темной материи.

Но новый анализ, опубликованный 8 октября в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предполагает, что более раннее исследование ошибалось. В исследовании 2016 года предположили, что в гало темной материи сгустилась масса; но на самом деле новое исследование показало гораздо меньшую общую массу, что указывает на то, что DF44 является одной из тех маломассивных карликовых галактик, разбросанных по космосу с нормальным процентом темной материи.

DF44 находится примерно в 360 миллионах световых лет от Земли, поэтому астрономы не могут напрямую измерить его массу. Вместо этого они полагаются на такие характеристики, как скорость, с которой объекты вращаются вокруг галактики, что может указывать на то, насколько она действительно массивна, поскольку большая гравитация заставит объекты вращаться быстрее.

В 2016 году исследователи заявили, что DF44 имеет огромный ореол из-за того, как быстро его шаровые скопления (те немногие, которые называют галактику домом), казалось, вращались вокруг ее центра. (Шаровидные скопления - это группы звезд, скопившихся вокруг галактик.) Но эти измерения скорости в 2019 году оказались неверными.

Однако на этом аргументы о том, что DF44 содержит огромное количество темной материи, не закончились. Это потому, что в галактике действительно было относительно большое количество шаровых скоплений.

Со временем исследователи заметили общую взаимосвязь между количеством шаровых скоплений в галактике и массой этой галактики, сказал ведущий автор нового исследования Теймур Сайфоллахи, докторант Университета Гронингена в Нидерландах.

А у DF44 действительно оказалось больше шаровых скоплений, чем можно было ожидать от галактики с таким небольшим количеством звезд. Ранние наблюдения оценили примерно 100 из этих скоплений, которые позже были сужены до 80 в статье 2017 года в Astrophysical Journal Letters . Это поместит массу DF44 прямо на территорию Млечного Пути - неприятный результат с огромными последствиями для понимания космологами истории формирования галактик в пространстве-времени  Согласно новой модели, галактики будут в первую очередь объектами из темной материи, способными образовываться без множества звезд или другой светящейся материи. Все эти яркие точки в космосе были бы дополнительными аксессуарами.

Сайфоллахи и его коллеги посчитали, однако, и получили гораздо меньшее число: 20. Это указывало бы на то, что DF44 имеет нормальную, карликовую массу галактики - гораздо менее впечатляющий результат.

По его словам, неудивительно, что две исследовательские группы пришли к таким разным результатам.

Почему такая резкая разница в оценках?

“Это не так просто, как смотреть и считать“, - сказал Сайфоллахи. “На изображениях представлены все виды астрономических объектов, и не все из них являются шаровыми скоплениями. Некоторые из них - просто звезды на середине пути от нас к галактике, а некоторые - очень далекие объекты, которые кажутся маленькими“.

По его словам, всегда есть некоторая степень неуверенности в том, что это за объекты. Это особенно верно, если принять во внимание, что исследователи полагают, что шаровые скопления слишком маленькие и тусклые, чтобы их можно было увидеть с нашей точки зрения, всегда существуют вокруг любой галактики.

По словам Сайфоллахи, ключевое различие между анализом 2017 года и анализом 2020 года связано с предполагаемым местоположением большинства шаровых скоплений в DF44. Команда 2017 года сделала приблизительное предположение относительно того, как далеко скопления будут двигаться по орбите от центра галактики, основываясь на стандартных числах, связанных с карликовыми галактиками, а затем искала кандидатов в этой области. В статье 2020 года исследователи фактически измерили, насколько далеко скопления простирались от центра галактики, и обнаружили, что звездные шары сгруппированы намного ближе к центру DF44, чем ожидалось. Подсчет возможных кластеров только в этой меньшей области дал меньшее количество.