Ученые обнаружили, как соседняя галактика выкачивает темную материю

В 2018 году международная группа исследователей с помощью космического телескопа Хаббла, принадлежащего НАСА и ЕКА, и нескольких других обсерваторий впервые обнаружила галактику, в которой отсутствует большая часть темной материи. Это открытие галактики NGC 1052-DF2 стало сюрпризом для астрономов, поскольку было понятно, что темная материя является ключевым компонентом в современных моделях образования и эволюции галактик. Фактически, без присутствия темной материи первичный газ не обладал бы достаточным гравитационным притяжением, чтобы начать коллапс и образование новых галактик. Год спустя была обнаружена еще одна галактика, в которой отсутствует темная материя, NGC 1052-DF4, что еще больше вызвало интенсивные дебаты среди астрономов о природе этих объектов.

небо вокруг галактики NGC 1052-DF4
Новые данные космического телескопа Хаббла НАСА / ЕКА предоставляют дополнительные доказательства приливных нарушений в галактике NGC 1052-DF4. Этот результат объясняет предыдущий вывод о том, что в этой галактике отсутствует большая часть темной материи. Изучая распределение света в галактике и шаровых скоплениях, астрономы пришли к выводу, что гравитационные силы соседней галактики NGC 1035 отделили темную материю от NGC 1052-DF4 и теперь разрывают галактику на части. Это изображение, созданное из изображений, входящих в состав Digitized Sky Survey 2, показывает небо вокруг NGC 1052-DF4.
Источники: ESA / Hubble, NASA, Digitized Sky Survey 2; Благодарность: Давид де Мартин

Теперь новые данные телескопа Хаббла 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 глубоких изображений, которые могут выявить чрезвычайно слабые детали.

«Мы использовали Хаббл двумя способами, чтобы обнаружить, что NGC 1052-DF4 испытывает взаимодействие, — рассказала Монтес. — Это включает в себя изучение света галактики и распределения шаровых скоплений в галактике».

Область вокруг галактики NGC1052-DF4
На этом изображении представлена область вокруг галактики NGC 1052-DF4, сделанная телескопом IAC80 в обсерватории Тейде на Тенерифе, Испания. На рисунке показаны основные галактики в поле зрения, включая NGC 1052-DF4 (в центре изображения) и ее соседку NGC 1035 (в центре слева).
Источники: М. Монтес и др.

Благодаря высокому разрешению телескопа Хаббла астрономы смогли идентифицировать состав шарового скопления галактики. 10,4-метровый телескоп Gran Telescopio Canarias (GTC) и телескоп IAC80 на Канарских островах в Испании также использовались для дополнения наблюдений Хаббла путем дальнейшего изучения данных.

«Недостаточно просто проводить много времени, наблюдая за объектом, но тщательная обработка данных жизненно важна, — пояснил член команды Рауль Инфанте-Сайнс из Института астрофизики Канарских островов в Испании. — Поэтому было важно, чтобы мы использовали не один телескоп / инструмент, а несколько (как наземных, так и космических) для проведения этого исследования. С высоким разрешением телескопа Хаббла мы можем идентифицировать шаровые скопления, а затем с помощью GTC-фотометрии мы получаем 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 привел 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 концентрирована, 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, — отметил Игнасио Трухильо из Института астрофизики Канарских островов в Испании. — 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.

«Это открытие согласовывает существующие знания о том, как образуются и развиваются галактики, с наиболее подходящей космологической моделью», — добавила Монтес.

Читайте обзоры:

-->