Біля кордонів Чумацького Шляху знайшли кандидата у темні галактики

За допомогою радіотелескопа FAST астрономи помітили незвичайну хмару нейтрального водню неподалік Чумацького Шляху. Воно може виявитися одним із перших переконливих кандидатів у темні галактики — гіпотетичні структури, майже позбавлені зірок, які містять газ і темну матерію.

Відповідно до стандартної космологічної моделі ΛCDM, на ранніх етапах еволюції Всесвіту мало виникнути набагато більше гало темної матерії, ніж спостерігаються галактик, що світяться. Деякі з цих гало, однак, могли «пропустити» фазу активного зіркоутворення через недостатню щільність газу, наднових спалахів або впливу ультрафіолетового випромінювання, що пригнічує охолодження. Саме тому гіпотетичні темні галактики неможливо спостерігати в оптичному діапазоні.

У радіодіапазоні, проте, астрономам вдалося виявити хмари нейтрального водню (HI), не пов’язані з видимим зоряним випромінюванням — потенційних кандидатів у темні галактики. Проте статус об’єкта VIRGOHI21 — одного з перших кандидатів у темні галактики, що спостерігається у скупченні Діви, — залишається спірним, оскільки частина астрономів вважає його результатом гравітаційної взаємодії між звичайними галактиками. 

Тепер група астрономів і астрофізиків з Національної астрономічної обсерваторії Китайської академії наук повідомила про виявлення високошвидкісної хмари водню AC-I — гігантську структуру, що рухається на швидкостях, що не відповідають звичайному обертанню Чумацького Шляху. У ньому за допомогою радіотелескопа FAST вчені розглянули компактний «газовий потік», який отримав позначення AC G185.0-11.5. 

Подальший аналіз показав наявність характерних для газового диска, що обертається, ознак — важливого індикатора для визначення прихованої маси галактики, наприклад, темної матерії — включаючи плавний градієнт швидкостей і класичну S-подібну структуру. Пояснимо: обертання диска дозволяє астрономам оцінювати розподіл маси, навіть якщо сама матерія не випромінює видиме світло.

Відстань від Чумацького Шляху до об’єкта оцінили приблизно 906 тисяч світлових років. Отже, AC G185.0-11.5 розташований поза гало нашої Галактики, але входить до складу Місцевої групи. Маса нейтрального водню в цій гіпотетичній темній галактиці склала від 30 до 470 мільйонів сонячних, а маса самого об’єкта — близько 3.2 мільярдів мас Сонця, що вказує на високу концентрацію в ньому темної матерії.

Більше того, AC G185.0-11.5, судячи з усього, не містить зірок: спостереження в оптичному діапазоні (за даними огляду Pan-STARRS) та спроби зафіксувати молекулярний газ (по лініях CO) не дали результатів, а щільність водню виявилася трохи нижчою від порога, необхідного для запуску зіркоутворення. Таким чином, знахідку визнали переконливим кандидатом у темні галактики. 

Об’єкт, як зазначили автори наукової роботи, опублікованої в журналі Science Advances, може допомогти у вирішенні так званої проблеми «супутників, що бракують» — розбіжності між кількістю передбачених карликових галактик і їх реально спостерігається числом. Остаточно підтвердити висновки астрономів (або спростувати їх) можна шляхом подальших спостережень за допомогою інших телескопів наземних.