по скоростям звезд в этих объектах полностью согласуются с распределением видимого вещества и несовместимы с наличием темной материи. Таким образом, ученые убедились в существовании нового класса необычных галактик, свойства которых пока не находят объяснения, а также неочевидным образом подтверили существование темной материи. Результаты изложены в отдельных статьях в The Astrophysical Journal Letters.
В 2018 году астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» и наземной обсерватории Кека нашли необычную сразу по нескольким параметрам галактику NGC 1052-DF2. Во-первых, она относится к достаточно редкому типу ультрадиффузных галактик, которые по размеру сравнимы с Млечным Путем, но содержат примерно в 100 или 1000 раз меньше звезд, что делает их поверхностную яркость исключительно низкой. Во-вторых, у этой галактики оказалось необычное распределение объектов, похожих на шаровые звездные скопления. Такие плотные и яркие группы тысяч звезд хорошо известны как в Млечном Пути, так и у наших ближайших соседей. Их функция светимости, то есть зависимость количества от яркости, считалась универсальной, однако для NGC 1052-DF2 это оказалось не так. В-третьих, измерив скорости движения 10 таких объектов, ученые оценили по ним дисперсию скоростей, которая оказалась исключительно мала — около 8 километров в секунду с ошибками порядка 50 процентов при ожидаемой дисперсии в присутствии гало из темной материи порядка 30 километров в секунду.
В новой работе ученые описывают результаты дополнительных наблюдений, которые позволили сделать более надежные оценки дисперсии скоростей на основе движений звезд. В результате астрономы получили значение 8,5 километра в секунду с заметно меньшими ошибками (порядка 30 процентов). Из этих данных следует, что полная масса галактики примерно равна массе светящегося вещества, что исключает необходимость введения темной материи в данном случае. Также ученые обнаружили рядом похожую галактику NGC 1052-DF4, у которой также оказалась экстремально низкая дисперсия скоростей звезд — около 4,2 километра в секунду, но ошибки в данном случае составляют порядка 80 процентов.
По мнению авторов, полученные данные высокого качества являются убедительным доказательством существования не просто одной исключительной галактики без темной материи, но и нового класса подобных объектов. Также они напоминают, что эти результаты ни в коей мере не опровергают гипотезу о темной материи, а, наоборот, подтверждают ее необходимость: если бы описываемые ей эффекты на самом деле порождались обычной материей, то подобной ситуации не могло бы возникнуть, а раз найден объект без темной материи, то это говорит именно о существовании двух отдельных видов субстанций, которые не связаны напрямую.
nplus1.ru, 28 марта 2019, Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/news/2019/03/28/dark-massless-the-second
Журнал The Astrophysical Journal Letters.
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0d92
Глава 11-9-3
Астрономы разгадали тайну галактики, в которой, как предполагалось, нет темной материи
Апрель 2019
Ответы на вопросы о галактике NGC1052-DF2, как выяснили ученые, лежат на поверхности. Новые выводы могут приблизить нас к пониманию природы темной материи.
Темную материю можно без преувеличения назвать одной из главных загадок Вселенной. Стоит напомнить: это сугубо гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитное излучение и напрямую не взаимодействует с ним. Если говорить проще, то ее невозможно обнаружить напрямую, используя существующие методы, однако расчеты показывают, что она существует. Причем не просто существует, но и занимает 22% от всего состава Вселенной.
То, что темная материя действительно есть, подтвердили многочисленные наблюдения за астрофизическими объектами, а также исследование гравитационных эффектов, которые они порождали.
Тем интереснее для ученых оказалась новость об обнаружении галактики, где, согласно ранним исследованиям, темной материи практически нет. Речь идет о NGC 1052-DF2 — ультрадиффузной (то есть с крайне низкой светимостью) галактике в созвездии Кита. Астрономы оценили массу галактики, и она практически совпала с массой ее светил. Это и позволило сделать вывод об отсутствии темной материи.
Однако сейчас исследователи усомнились в ранее полученных выводах. Международная команда во главе со специалистами Канарского института астрофизики решила перепроверить данные и неожиданно выяснила, что все аномальные измерения в предыдущем исследовании, которые указывали на отсутствие темной материи, зависели от расстояния до галактики, которое, как предполагали, составляет 64 миллиона световых лет. Используя данные обсерватории «Джемини» и космического телескопа «Хаббл», астрономы детально измерили расстояние до NGC 1052-DF2.
Полученные данные показали, что во время ранних исследований была допущена ошибка и настоящее расстояние до NGC 1052-DF2 — не 64 миллиона световых лет, а 42 миллиона. Исходя из этого, можно сделать вывод, что масса галактики составляет примерно половину от той, которую определили раньше, а масса звезд — лишь около четверти от того, что предполагал предыдущий анализ.
Таким образом, не только сама галактика имеет меньшую массу, но и доля «обычной» материи в ней меньше. Это подразумевает, что остальное должно быть темной материей.
naked-science.ru, 4 июня 2019, Илья Ведмеденко
https://naked-science.ru/article/astronomy/astronomy-razgadali-taynu
Международная команда во главе со специалистами Канарского института астрофизики
Глава 11-9-4
Новая модель темной материи объяснила ее нехватку в паре далеких галактик
Сентябрь 2020
Доминирующая модель темной материи не смогла объяснить ее дефицит в ультрадиффузных галактиках NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4, зато новая гипотеза дала точные предсказания. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
По существующим представлениям, большая часть вещества в нашем мире представлена темной материей. В отличие от обычной, она вступает лишь в гравитационные взаимодействия, а в остальном остается совершенно невидима и неощутима. Тем не менее именно ее огромная масса определяет рост галактик и образование крупномасштабной структуры Вселенной.
Доминирующая на сегодня гипотеза «холодной темной материи» (CDM) подразумевает, что, помимо гравитации, они никак не взаимодействуют даже между собой. Менее распространенная гипотеза «самовзаимодействующей темной материи» (SIDM) считает, что такие частицы все же взаимодействуют за счет неизвестной «темной» силы.
Обе теории дают схожие предсказания о том, как темная материя задает крупномасштабную структуру Вселенной, однако ее поведение и распределение по внутренним областям галактик описывают по-разному. Такое сравнение удалось провести, наблюдая пару довольно необычных галактик NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4 — спутниц более крупной NGC 1052, расположенных от нас примерно в 65 миллионах световых лет.
DF2 и DF4 — ультрадиффузные галактики, отличающиеся совсем слабой светимостью. Предполагается, что в таких галактиках доля темной материи особенно велика: при крайне малом количестве звезд масса их может быть сравнимой с массой Млечного Пути. Однако в этот раз все оказалось не так. «Наблюдения DF2
