Астрономи зафіксували у віддаленій надрозсіянiй галактиці UGC9050-Dw1 струмінь зірок завдовжки понад 3000 світлових років, форма якого, ймовірно, визначається впливом темної матерії. Про це повідомляє видання Universe Today з посиланням на роботу міжнародної команди під керівництвом аспірантки Копенгагенського університету Юлі Кієль Голм (Julie Kiel Holm).
Струмінь виходить із пов’язаного з галактикою кульового зоряного скупчення й спостерігається на відстані близько 115 мільйонів світлових років від нас. Його відшукали завдяки зображенням з космічного телескопа Габбл та Канадсько-Франко-Гавайського телескопа, які дозволили розгледіти надзвичайно тьмяні структури в цій галактиці.
Надрозсіянi галактики та рідкісні зоряні струмені
UGC9050-Dw1 належить до класу надрозсіянiх (ultra-diffuse) галактик. Вони можуть бути за розмірами порівнянні з Чумацьким Шляхом, але при цьому містять мало зірок і практично не мають газу для утворення нових. Через цю тьмяність виявляти в них тонкі структури на кшталт зоряних струменів особливо складно.
Такі галактики, за однією з гіпотез, можуть виникати внаслідок взаємодій, коли гравітаційні сили «розривають» зорі, відриваючи їх від галактик та їхніх скупчень. UGC9050-Dw1 також виглядає «порушеною» — її структура не є акуратною чи симетричною, що вказує на складну історію гравітаційних впливів.
До цього відкриття подібні зоряні струмені від кульових скупчень спостерігали лише в межах нашої галактики. Тому виявлення струменя, пов’язаного з кульовим скупченням у UGC9050-Dw1, стало першим таким випадком за її межами.
Кульові скупчення та гравітаційне «обдирання»
Кульові зоряні скупчення — це щільні кулясті скупчення старих зір, які зазвичай обертаються навколо галактик. У Чумацькому Шляху відомо близько 150 таких скупчень, і, ймовірно, частина ще прихована за пиловими хмарами чи біля ядра.
У нашій Галактиці астрономи вже вивчають зоряні струмені, що витікають із кульових скупчень. Сучасне пояснення таке: зорі вириваються зі скупчення під дією гравітації його материнської галактики. Цей процес називають приливним обдиранням (tidal stripping). Струмінь зірок не лише розповідає про історію взаємодії скупчення з галактикою, а й чутливо реагує на розподіл маси навколо — зокрема темної матерії.
Саме так сталося й у випадку UGC9050-Dw1. Дослідники обрали цю галактику для вивчення її системи кульових скупчень і на одному з зображень помітили слабке світіння — тонкий зоряний струмінь, що відходить від одного зі скупчень.
Що це говорить про темну матерію
Аналіз привів команду до висновку, що в UGC9050-Dw1 має бути значна кількість темної матерії. Цього і очікували для надрозсіянiх галактик, але тепер це підтверджується новим методом — за формою й поведінкою зоряного струменя.
За словами Голм, їхні результати узгоджуються з попередніми дослідженнями темної матерії в цій галактиці, але тепер це зроблено «цілком новим інструментом», який раніше застосовували лише всередині Чумацького Шляху. Професорка Сара Пірсон (Sarah Pearson) з Копенгагенського університету зазначає, що відкриття має важливі наслідки як для вивчення надрозсіянiх галактик, так і для розуміння ролі темної матерії в їхньому формуванні.
Команда опублікувала результати в журналі Nature, продемонструвавши, що добре відпрацьовані підходи до аналізу зоряних струменів у Чумацькому Шляху можна застосувати й до більш далеких та тьмяних систем, де виміряти розподіл темної матерії традиційно дуже важко.
Крок до ширшої «карти» темної матерії
Темна матерія становить значну частину маси Всесвіту, але її не видно безпосередньо — про неї судять лише за гравітаційним впливом на зорі, газ і галактики. Зоряні струмені від кульових скупчень — один із таких «індикаторів», чутливих до гравітаційного поля.
Попередньо детальні висновки з цього інструменту були обмежені лише нашою галактикою. Тепер, коли такі струмені вдалося виявити в іншому типі галактики, відкривається можливість застосувати метод до ширшого діапазону об’єктів у різних куточках Всесвіту.
На думку дослідників, це допоможе побудувати більш повну картину того, як поводиться темна матерія, як вона формує галактики та впливає на зореутворення. Відомо, що частинки темної матерії існували вже в ранньому Всесвіті й з тих часів визначають еволюцію космічних структур.
Є навіть гіпотеза, що у створенні темної матерії могли відігравати роль гравітаційні хвилі раннього Всесвіту, потенційно перетворюючись на частинки цієї невловимої речовини. Якими б не були механізми її походження, сьогодні темна матерія продовжує формувати галактики — а нові спостереження на кшталт зоряного струменя в UGC9050-Dw1 дають астрономам додаткові інструменти, щоб нарешті розгадати її природу.