Внутри Млечного Пути пространство усеяно различными галактиками-спутниками, в том числе знаменитыми Большим и Малым Магеллановыми облаками, видимыми невооруженным глазом из южного полушария. Недавно астрономы обнаружили новую галактику-спутник, самую маленькую и темную из когда-либо обнаруженных. Это открытие привело к гипотезе, что она может быть одной из галактик, наиболее сильно пропитанных темной материей из когда-либо наблюдавшихся.
Темный спутник: UMa3/U1
Расположенная в созвездии Большой Медведицы, примерно в 30 000 световых лет от Солнца, UMa3/U1 — необычайно скромная галактика. Из-за крайне низкой светимости, небольшого размера и малого количества звезд она долгое время оставалась незамеченной, несмотря на свою относительную близость. Обычные галактики, даже самые маленькие, насчитывают от сотен миллионов до миллиардов звезд, тогда как UMa3/U1 — всего около шестидесяти. Более того, в нашей собственной галактике есть звездные скопления, содержащие больше звезд, чем эта карликовая галактика.
Традиционные галактики также имеют гораздо больший диаметр — от тысяч до сотен тысяч световых лет. По сравнению с этим скромные размеры UMa3/U1, составляющие всего десять световых лет в поперечнике, более характерны для открытых скоплений — групп звезд, менее связанных гравитационными узами, чем те, что образуют галактику. Таким образом, хотя UMa3/U1 технически классифицируется как галактика из-за своей структуры и формирования, ее характеристики делают ее уникальной среди известных галактик.
Открытие UMa3/U1 стало возможным благодаря совокупности наблюдений, проведенных Канадско-Франко-Гавайским телескопом (CFHT) и телескопом Pan-STARRS на Гавайях, после чего было проведено более детальное исследование с помощью спектрографа Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) в обсерватории Кек. Эти наблюдения подтвердили, что звезды в UMa3/U1 гравитационно связаны друг с другом, исключив гипотезу о простом случайном объединении звезд.
На этом снимке глубокого неба (слева) скрыта сверхтусклая галактика Uma3/U1. Она содержит менее сотни звезд — ничтожное количество для галактики.
Объект, в котором преобладает темная материя
Несмотря на ничтожное количество звезд, UMa3/U1 интригует астрономов своим необычным составом. Имея массу, эквивалентную массе Солнца всего в шестнадцать раз, эта галактика значительно ниже галактических стандартов. Однако низкая звездная масса компенсируется вероятным присутствием темной материи.
Согласно космологической теории Lambda Cold Dark Matter (CDM), карликовые галактики, подобные UMa3/U1, окружены огромными ореолами темной материи, что помогает им сохранять целостность, несмотря на низкую звездную массу. Отметим, что в отличие от обычной материи, темная материя не взаимодействует со светом и поэтому не может быть непосредственно наблюдаема. Однако ее гравитационные эффекты можно наблюдать в траекториях звезд и других небесных объектов.
В случае с UMa3/U1 присутствие темной материи необходимо для объяснения ее выживания в качестве отдельного галактического образования. Хотя ее звездная масса относительно невелика, наблюдения показывают, что звезды в этой галактике движутся вместе согласованно, что свидетельствует о гравитационном сцеплении. Однако такое сцепление было бы трудно объяснить без значительного влияния темной материи, которая помогает удерживать звезды вместе в пределах галактики, несмотря на приливные силы, действующие со стороны Млечного Пути.
Таким образом, хотя UMa3/U1 может показаться незначительной с точки зрения звездной массы, эта галактика представляет собой естественную лабораторию для исследования взаимодействий между обычной и темной материей, тем самым проливая свет на наше понимание крупномасштабной структуры Вселенной.
Каковы перспективы этой галактики?
Несмотря на множество вопросов, поднятых UMa3/U1, ясно одно: это открытие открывает новые пути для исследований и размышлений астрономов всего мира. Будущие наблюдения, в частности с помощью телескопа Кек, могут дать дополнительные подсказки относительно истинной природы этой загадочной галактики.
Является ли она остатком умирающей звездной системы или скрытой жемчужиной нового класса галактик, UMa3/U1 продолжает очаровывать и интриговать пытливые астрономические умы.
Подробности исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
