Світла пляма у Всесвіті. Вчені виявили галактику майже без темної матерії

Галактика DF2
Фото: ISS | Галактика DF2

Галактика DF2 майже такого ж розміру, як і Чумацький Шлях, але набагато більше розсіяна, містить тільки 0,5 відсотка зірок і щонайбільше 0,25 відсотка темної матерії.

Темна матерія вважається клеєм, який скріплює галактики, але кілька років тому група астрономів заявила, що знайшла галактику, в якій немає темної матерії. Інші вчені пізніше стверджували, що це була помилка обчислень, але тепер перша група вчених використовувала телескоп Хаббл, щоб підтвердити свої висновки, повідомляє New Atlas

У 2018 році група астрономів з Єльського університету оголосила про відкриття DF2, карликової галактики, у якої не було темної матерії або, принаймні, її було дуже мало. Після цього постало питання, як галактика взагалі могла утворитися без цього важливого клею, що скріплює її.

Наступного року незалежна група вчених перевірила роботу команди Єльського університету і провела власний аналіз, зробивши висновок, що DF2 має нормальну кількість темної матерії. І тепер первісна команда вчених вивчила галактику детальніше і каже, що вони мали рацію з самого початку — DF2 відчуває дефіцит темної матерії.

Невідповідність у висновках зводиться до відстані. Всі вимірювання вмісту темної матерії в галактиці залежать від того, наскільки далеко галактика знаходиться від Землі, і це основна причина протиріч між двома групами вчених.

Початкове дослідження показало, що DF2 знаходиться на відстані близько 64 мільйонів світлових років від нас, грунтуючись на коливаннях поверхневої яскравості, які вимірюють різницю розподілу світла зірок. З цього вчені змогли зробити висновок про масу галактики і виявили, що видимі зірки склали майже всю її масу. Для темної матерії не залишалося "місця".

Але в другому дослідженні астрономи з Інституту астрофізики Канарських островів (IAC) в Іспанії переглянули цю відстань до 42 мільйонів світлових років. Вони використовували пʼять різних методів, щоб дійти цієї цифри, і виявили, що галактика, ймовірно, набагато ближче, але містить менше зірок. Коли галактику досліджували повторно, зʼясувалося, що на її зірки припадає лише близько чверті її маси, що вказує на нормальне співвідношення звичайної матерії і темної матерії.

Тепер первісна команда Єльського університету зібрала більше даних, щоб спробувати більш точно виміряти відстань до DF2 і вміст у ній темної матерії. Астрономи використовували телескоп Хаббл, щоб зробити знімки галактики з тривалішою експозицією для кращої якості зображень.

Вчені зосередили свою увагу на червоних зірках-гігантах на околицях галактики DF2. Ці старіючі зірки мають внутрішню яскравість, що дозволяє астрономам визначати, наскільки вони далеко, вимірюючи їх видиму яскравість. Цей метод називається вершиною гілки червоних гігантів (TRGB) і вважається одним з найбільш точних.

Вчені з Єльського університету кажуть, що метод TRGB не тільки підтверджує їх найперше відкриття, що в DF2 дуже мало темної матерії, але тепер вчені дізналися, що галактика знаходиться далі, ніж вони думали — 72 мільйони світлових років від Землі.

За їхніми розрахунками, галактика DF2 майже такого ж розміру, як і Чумацький Шлях, але набагато більш розсіяна, містить тільки 0,5 відсотка зірок і щонайбільше 0,25 відсотка темної матерії.

Однак в цій історії є ще одна незвичайна деталь. Метод TRGB був одним з тих, які використовувалися командою IAC, щоб дійти висновку, що галактика знаходиться набагато ближче. Як ці дві команди вчених досягли абсолютно різних результатів, ще належить дізнатися. Якщо в DF2 дійсно мало темної матерії, це матиме серйозні наслідки для космології, кажуть вчені.

Вважається, що гравітаційне тяжіння темної матерії грає ключову роль у формуванні галактик, то як же DF2 утворилася без темної матерії? Одне недавнє дослідження пропонує пояснення: DF2 і DF4 — сусідня карликова галактика, у якій також мало темної матерії, — можливо, втратила свою темну матерію через приливні сили з набагато більшої сусідньої галактики.

Вчені кажуть, що майбутні дослідження повинні бути зосереджені на пошуку інших галактик, в яких відсутня темна матерія, що може допомогти розкрити ці таємниці.