5 способов создать галактику без тёмной материи

Полное поле зрения массива телескопов "Дрэгонфлай ^[1]", порядка 11 кв. градусов, с центром на NGC 1052 ^[2]. Увеличение показывает, что находится рядом с NGC 1052; это, в том числе, галактика NGC1052–DF2, вынесенная во врезку

В апреле 2018 астрономы анонсировали ^[3] открытие NGC 1052-DF2: галактики, не содержащей тёмной материи.


Крупная размытая галактика настолько разрежена, что астрономы прозвали её «прозрачной», поскольку сквозь неё можно ясно видеть более удалённые галактики. Этот призрачный объект, внесённый в каталог, как NGC 1052-DF2, не имеет заметного центрального региона или хотя бы спиральных рукавов и диска – типичных признаков спиральной галактики. Но он не похож и на эллиптическую галактику. Даже его шаровые звёздные скопления – и те странные: они вдвое больше обычных группировок звёзд, наблюдаемых в других галактиках. Но все эти странности бледнеют по сравнению с самым странным её аспектом: у NGC 1052-DF2 практически, или даже совсем, нет тёмной материи.

Хотя у большинства галактик тёмной материи гораздо больше, чем обычной, у этой галактики, расположенной рядом с гигантской эллиптической галактикой, её практически нет ^[4].

Гигантская эллиптическая галактика NGC 1052 (слева) доминирует в своём скоплении, хотя в нём есть и другие крупные галактики. Рядом находится небольшая, едва видимая рассеянная галактика, известная, как NGC 1052-DF2 (или просто DF2, для краткости), которая, судя по всему, состоит исключительно из нормальной материи.

Это первая галактика такого рода, но она не опровергает теории ^[5] [по ссылке – статья с заголовком «Призрачная галактика без тёмной материи опровергает теории» / прим. перев.]. И вот вам пять способов создать "DF2 ^[6]".

Одна из самых быстрых известных галактик Вселенной, мчащаяся сквозь своё скопление (теряя по пути газ) со скоростью в несколько процентов от скорости света, или тысячи км/ч. В её кильватере остаётся след из звёзд, но тёмная материя по-прежнему цепляется за неё.

1) Газ, сорванный с галактик внутри скопления. Когда галактики быстро летят внутри скопления, их газ может сорваться с них, и породить новые изолированные звёзды без тёмной материи.

NGC 3561A и NGC 3561B столкнулись и выдали огромные звёздные следы, и даже выбросили прочь часть материи, которая конденсируется и создаёт «крохотные» галактики. Горячие молодые звёзды светятся голубым там, где идёт формирование омоложенных звёзд. Этот выброшенный материал, бывший частью массивного скопления галактик, может привести к появлению галактики, очень похожей на DF2.

2) Материя, выброшенная при галактических слияниях. Когда две галактики сталкиваются, они обычно полностью сливаются, но иногда часть материала выбрасывается в сторону. Достаточное его количество могло породить исключительно барионную галактику.

Хотя далёкие галактики, в которых имеются квазары ^[7] и активные ядра, часто можно увидеть в видимом или инфракрасном свете, релятивистские струи и окружающее их излучение лучше всего видно в рентгеновском и радиодиапазоне, как показано здесь, на примере галактики Геркулес А. Массивное истечение материи могло бы выбросить наружу достаточное количество материала, что могло привести к появлению галактики без тёмной материи или набора из нескольких звёзд.

3) Истечение материи квазаров. Истечение материи, вызываемое находящейся в центре галактики сверхмассивной чёрной дырой, может снова сжаться и сформировать отдельную галактику. Обычно таким образом появляются карликовые галактики, но DF2, скорее всего, крупнее.

Объект Ханни ^[8], обнаруженный в 2007-м и названный «Voorwerp», был одним из пары десятков странных объектов. В 2011-м году его определили, как скопление зелёного, светящегося газа (из-за ионизированного кислорода), простирающегося на десятки тысяч световых лет, и находящегося рядом с галактиками. После определённой эволюции подобный объект мог бы создать такую галактику, как DF2.

4) Развившиеся «вурверпы». У галактик иногда имеется зелёный светящийся компаньон – это вырванная из них ионизированная материя.

Астрономы обнаружили, что объект Ханни – единственная видимая часть газовой ленты, растянувшегося вокруг галактики на 300 000 световых лет. Зелёный объект виден, поскольку его подсвечивает луч «прожектора», расположенного в ядре галактики. А этот луч испускает квазар – яркий энергичный объект, подпитываемый чёрной дырой. Встреча с другой галактикой могла обернуться «обедом» для чёрной дыры, которая и вытянула газовую ленту из IC 2497.

DF2 может быть эволюционировавшим аналогом объекта Ханни возрастом 10 000 000 000 лет.

В теории, большая часть тёмной материи в Галактике существует в огромном гало, охватывающем нас, или же, как вариант, на больших расстояниях меняются законы гравитации. Галактика без тёмной материи может обладать свойствами, отличными от свойств галактик с тёмной материей, но если тёмной материи вообще не существует, почему две разных галактики подчинялись бы разным законам тяготения?

5) Тёмной материи не существует. И при этом некоторые галактики испытывают нормальную гравитацию благодаря нормальной материи, не подчиняясь модифицированной ньютоновской динамике (MOND) ^[9].

^[10]
Продолжение кривой вращения М33, галактики Треугольника ^[11]. Кривые вращения спиральных галактик внесли в современную астрофизику концепцию тёмной материи. Движение NGC 1052-DF2 очень близко совпадает с пунктирной кривой, что говорит об отсутствии тёмной материи

Если все галактики подчиняются правилам, то отличаться может только их состав.

^[12]
Наблюдаемые кривые (чёрные точки) совместно с общим количеством нормальной материи (синие кривые) и различными компонентами, звёздами и газом, вносящими вклад в кривые вращения галактик. Эти кривые вращения могут объяснить как модифицированная гравитация, так и тёмная материя, но теперь галактика без тёмной материи, подчиняющаяся правилам гравитации без модификаций, бросает вызов теории MOND.

Из отсутствия тёмной материи в этой галактике следует обилие тёмной материи во Вселенной.

Автор: Вячеслав Голованов

Источник ^[13]