Рис. 1. Изображение галактики NGC 1052-DF2, полученное телескопом «Хаббл» после 11 часов наблюдения в двух фильтрах. Обратите внимание, что сквозь ее диск просвечивают гораздо более далекие от нас галактики. Внизу справа приведено увеличенное изображение внешней области NGC 1052-DF2, на котором видно много разрешенных в телескоп красных гигантов, а также несколько более молодых и менее крупных голубых звезд. Изображение из обсуждаемой статьи в The Astrophysical Journal Letters
В созвездии Кита на расстоянии 20 МПк от нас находится необычная очень тусклая галактика NGC 1052-DF2. По размерам она сравнима с Млечным Путем, но звезд в ней на два порядка меньше. Такие галактики называют сверхрассеянными. Проведенный в 2018 году анализ кривой вращения этой галактики показал, что скорости, с которыми звезды обращаются вокруг ее центра, вполне хорошо объясняются массой видимого (в основном звездного) вещества. А из этого следует, что для темного вещества «места» почти не остается. Правда, эти выводы сильно зависят от расстояния до NGC 1052-DF2, а у других научных групп получались другие оценки расстояния. Недавно была опубликована статья, в которой расстояние до NGC 1052-DF2 определено очень точным и изящным методом — при помощи анализа вершины ветви красных гигантов. Для того, чтобы получить данные по отдельным красным гигантам в этой галактике, пришлось даже на сутки задействовать телескоп «Хаббл». Но оно того стоило: новая оценка расстояния до нее даже больше первоначальной: 22,1 МПк. А значит, темного вещества в ней еще меньше, чем считалось ранее. Практически полное отсутствие темного вещества в одной галактике является, как ни странно, важным критерием правильности современной космологической теории. А окончательное подтверждение его отсутствия может привести даже к пересмотру наших представлений о природе гравитации.
Первая галактика этого класса была открыта только в 1984 году. По мере развития наблюдательной техники и методов обработки астрономических данных количество открытых сверхрассеянных галактик стало расти, и сейчас они активно изучаются. Важны они по двум причинам. Во-первых, в сверхрассеянных галактиках мало межзвездного газа, из-за чего в них почти не образуются новые звезды. Это значит, что они почти не изменялись в последние несколько миллиардов лет (и состоят практически только из старых тусклых звезд), сохранив на себе отпечаток условий в ранней Вселенной. При этом все найденные сверхрассеянные галактики расположены сравнительно недалеко от нас и их довольно удобно наблюдать. Во-вторых, на примере сверхрассеянных галактик удобно изучать свойства темного вещества (оно же — темная материя).
Сверхрассеянные галактики, которым в основном посвящена эта новость, — это тусклые галактики, более-менее сравнимые с Млечным Путем по размерам и массе, в которых нет ярко выраженного ядра.
Напомним, что поскольку звезды в основном сконцентрированы в центре галактики, то по законам классической механики получается, что чем дальше звезда находится от центра, тем медленнее она должна вокруг него обращаться. Этот же эффект проявляется и в нашей Солнечной системе: например, Земля вращается вокруг Солнца медленнее Меркурия, но намного быстрее Юпитера или Нептуна. Однако работы астрономов-наблюдателей показали, что скорость звезд в большинстве галактик и не думает падать при удалении от центра. Как будто там присутствует еще что-то, добавляющее галактике массы.
Рис. 2. Законы классической механики предсказывают, что при удалении от центра галактики (где сосредоточена львиная часть звездной массы этой галактики) звезды будут вращаться медленнее (красная кривая), в то время как наблюдаемые кривые (белая линия) демонстрируют, что скорость звезд практически неизменна вплоть до самых удаленных областей. Это явно указывает на присутствие большого количества неучтенной массы.
Многократный пересчет звезд в разных галактиках подтвердил, что всех видимых светил хватает лишь на то, чтобы объяснить около 18% их массы, а остальное приходится на долю чего-то, что астрономы и назвали темной материей. Она, в отличие от звезд, газа и пыли, не испытывает трения, не высвечивает энергию в виде фотонов при соударениях, не теряет энергии при неупругих соударениях, и вообще проявляет себя лишь посредством гравитации, а значит в целом сохраняет свой угловой момент и не концентрируется в центре, а заполняет собой галактику более равномерно, чем звезды.
Уникальность NGC 1052-DF2 как раз в том, что сравнение наблюдаемых скоростей звезд на ее окраинах, а также скоростей шаровых скоплений не дает какого-либо значительного дефицита. Видимой звездной массы почти хватает на то, чтобы шаровые скопления вращались именно с наблюдаемой скоростью. Даже по самым щедрым оценкам, темного вещества в этой галактике в 400 раз меньше, чем должно быть, учитывая ее размеры!
Согласно сегодняшним представлениям, именно тёмнаая материя обеспечила возможность образования галактик в ранней Вселенной. Поэтому подавляющее большинство галактик должно находиться внутри тёмного гало с соотношением масс обычного барионного вещества и тёмного вещества 1:5. Любое значительное отклонение от этого правила всегда вызывает пристальный интерес астрофизиков.
Не следует, как известно, плодить сущности сверх необходимости. Найдя галактику с уникальными характеристиками, прежде чем заявлять об открытии, нужно перепроверить результаты. Как правило, в 99 случаях из 100 обнаружится, что уникальность появилась вследствие вкравшихся в измерения ошибок. Поэтому после первых заявлений о необычных свойствах NGC 1052-DF2 их результаты стали проверять другие ученые.Последовавшие измерения показали, что ошибки нет.
А что, если никакого темного вещества нет? Если стандартная космологическая модель (ΛCDM, где CDM — это cold dark matter) постулирует присутствие темного вещества особого сорта, которое в принципе обнаружить нельзя. Тогда обязательно будут разрабатываться альтернативные модели, пытающиеся от него избавиться. Одна такая уже есть - Модифицированная Ньютоновская динамика (MOND).
В заключение можно сказать, что галактика NGC 1052-DF2 действительно уникальна и по праву привлекает к себе внимание астрономов. Редко бывает, чтобы изучение одного объекта было настолько важным и для определения физических свойств еще неоткрытого темного вещества (мы до сих пор не знаем, какие частицы его образуют), и даже для возможной смены научной парадигмы.
Источник информации:
Это интересно
+3
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Ответы на детские вопросы про "Лунную Афёру"
(1)
kauperwud
,
28.02.2022
20240426043638