Вчені виявили зірки, що блукають мільярди років

У гігантських скупченнях із сотень або тисяч галактик незліченні зірки блукають серед галактик, як загублені душі, випромінюючи примарний серпанок світла. Ці зірки гравітаційно не прив’язані до однієї галактики в скупченні.

Неприємне питання для астрономів полягало в тому, як взагалі зірки стали настільки розсіяними по скупченню? Кілька конкуруючих теорій включають можливість того, що зірки були вилучені з галактик скупчення, або їх перекинуло навколо після злиття галактик, або вони були присутні на початку років формування скупчення багато мільярдів років тому.

Недавнє інфрачервоне дослідження космічного телескопа Хаббла , яке шукало це так зване «внутрішньокластерне світло», показало, що ці зірки блукали мільярди років і не є продуктом нещодавньої динамічної активності всередині скупчення галактик, яка виділила б їх зі звичайних галактик.

Внутрішньокластерне світло

Дослідження включало 10 скупчень галактик на відстані майже 10 мільярдів світлових років. Ці вимірювання необхідно проводити з космосу, тому що слабке внутрішньокластерне світло в 10 000 разів тьмяніше ніж нічне небо, яке видно з землі.

Огляд показує, що частка внутрішньокластерного світла відносно загального світла в скупченні залишається незмінною, дивлячись на мільярди років у минуле. «Це означає, що ці зірки вже були бездомними на ранніх стадіях формування скупчення», — сказав Джеймс Джі з Університету Йонсей в Сеулі, Південна Корея. Його результати опубліковані в номері журналу Nature за 5 січня.

Зірки можуть бути розсіяні за межами свого галактичного місця народження, коли галактика рухається крізь газоподібний матеріал у просторі між галактиками, коли вона обертається навколо центру скупчення. У процесі опір виштовхує газ і пил із галактики. Однак, базуючись на новому дослідженні Хаббла, Джі виключає цей механізм як основну причину утворення зірок всередині скупчення. Це тому, що внутрішньокластерна легка фракція з часом збільшиться до теперішнього часу, якщо розсіювання є головним гравцем. Але це не так у нових даних Хаббла, які показують постійну частку протягом мільярдів років.

«Ми точно не знаємо, що зробило їх бездомними. Сучасні теорії не можуть пояснити наші результати, але якимось чином вони вироблялися у великих кількостях у ранньому Всесвіті, — сказав Джі. – У ранні роки свого становлення галактики могли бути досить маленькими, і вони досить легко пропускали зірки через слабше гравітаційне захоплення».

Індикатори темної матерії

«Якщо ми з’ясуємо походження внутрішньоскупчених зірок, це допоможе нам зрозуміти історію складання цілого скупчення галактик, і вони можуть служити видимими індикаторами темної матерії, що огортає скупчення, — зазначив Хюнджін Джу з Університету Йонсей, перший автор дослідження.

Темна матерія — це невидимий каркас Всесвіту, який утримує галактики та скупчення галактик разом.

Якби блукаючі зірки виникли в результаті порівняно недавніх зіткнень галактик, вони не мали б достатньо часу, щоб розсіятися по всьому гравітаційному полю скупчення, і тому не відстежували б розподіл темної матерії скупчення. Але якщо зірки народилися в перші роки існування скупчення, вони повністю розсіялися по всьому скупченню. Це дозволить астрономам використовувати норовливі зірки для картографування розподілу темної матерії в скупченні.

Ця техніка є новою та доповнює традиційний метод картографування темної матерії шляхом вимірювання того, як весь кластер викривляє світло від фонових об’єктів через явище, яке називається гравітаційним лінзуванням.

Історія вивченні

Внутрішньокластерне світло вперше виявив у скупченні галактик Кома в 1951 році Фріц Цвікі, який повідомив, що одним із його найцікавіших відкриттів було спостереження світлої, слабкої міжгалактичної матерії в скупченні. Оскільки скупчення Кома, що містить щонайменше 1000 галактик, є одним із найближчих до Землі скупчень (330 мільйонів світлових років), Цвікі зміг виявити світло-привид навіть за допомогою скромного 18-дюймового телескопа.

Можливості та чутливість космічного телескопа Джеймса Вебба в ближньому інфрачервоному діапазоні значно розширять пошук внутрішньоскупчених зірок глибше у Всесвіті, а отже, допоможуть розгадати таємницю.