Галактиките са с различни форми и размери, но основните им съставки изглеждат доста устойчиви. Обикновено в центъра има голяма черна дупка, куп звезди и газ, както и щедра порция тъмна материя, която помага да се слепи всичко.

Докато тъмната материя е… ами, тъмна, звездите, газът и въртящото се ядро от нагрята материя се открояват със сияйната красота на нощен град.

Една новооткрита галактика джудже, разположена само на 94 милиона светлинни години от нас, обаче опровергава очакванията. Тя се нарича FAST J0139+4328 и не излъчва никаква оптична светлина. Всъщност тя не излъчва почти никаква светлина.

FAST J0139+4328, изглежда, е така наречената тъмна галактика. С изключение на малка част от звездите, галактиката вероятно е съставена почти изцяло от тъмна материя. Статията, описваща откритието, е приета за публикуване в The Astrophysical Journal Letters и е достъпна на arXiv.

"Тези открития предоставят наблюдателни доказателства, че FAST J0139+4328 е изолирана тъмна галактика джудже", пише екип от астрономи, ръководен от Джин-Лонг Сю от Китайската академия на науките в Пекин. "За първи път в близката Вселена се открива изолирана тъмна галактика."

Понастоящем тъмната материя е водещото обяснение за странното несъответствие между количеството нормална или барионна материя, наблюдавана в различни части на Вселената, и силата на гравитацията, необходима за нейното задържане. Казано по-просто, няма достатъчно барионна материя, която да отговаря на цялата гравитация. Галактиките се въртят толкова бързо, че би трябвало да се разлетят на части, без нещо друго да свързва всичко заедно.

Каквото и да е отговорно за тази допълнителна гравитация, то остава неуловимо. Изглежда, че не си взаимодейства с нормалната материя по никакъв друг начин, освен чрез гравитацията; нито пък излъчва някаква форма на радиация, която можем да открием в момента. Просто не можем да видим източника на тази допълнителна маса. И все пак приемането, че някакъв вид непозната материя вероятно съществува, значително допринася за разрешаването на проблемите, които наблюдаваме.

Въпреки това теорията за тъмната материя също не е съвършена. Един от проблемите е несъответствието между симулациите на разпределението на тъмната материя във Вселената и броя на галактиките джуджета, които виждаме там, в орбита около по-големи галактики. Галактиките джуджета са много по-малко, отколкото предполагат симулациите. Това е известно като проблем с галактиките джуджета.

Възможно е просто да не сме в състояние да открием някои видове галактики джуджета, като например тези с много малко звезди, състоящи се предимно от газ и тъмна материя. Откриването на достатъчно такива галактики би помогнало за разрешаването на целия проблем с недостига на галактики джуджета.

Идентифицирани са някои кандидат-тъмни галактики, но те са много близо до други структури, което ги прави трудни за разграничаване от петна отломки, откъснати от по-силни гравитационни сили.

Една идеална тъмна галактика кандидат би се носела сама, изолирана в пространството, където не би могла да бъде сбъркана.

Местоположението на FAST J0139+4328 в (а) оптичен, (б) близък инфрачервен, (в) близък ултравиолетов и (г) среден инфрачервен диапазон. Жълтите кръгове в а и б представляват звезди на преден план. Източник: Xu et al., arXiv, 2023.

За да открият такава галактика, Сю и колегите му използват петстотинметровия сферичен радиотелескоп с апертура (FAST) в Китай и в края на краищата попадат на нещо интересно - радиовълните, излъчвани от облак HI на разстояние 94 милиона светлинни години, съответстватна въртяща се дискова галактика (без да излъчва оптична светлина, както би следвало). Последвалите наблюдения в инфрачервения и ултравиолетовия диапазон разкриват слабо разпръскване на звезди.

Всички данни заедно позволяват на изследователите да определят свойствата на галактиката, която те наричат FAST J0139+4328.

Според изчисленията на екипа горната граница на галактиката е 690 000 звезди с маса на Слънцето - и тя съдържа неутрален атомно-водороден (HI) газ с маса 83 милиона слънчеви маси. Общата барионна маса на галактиката възлиза на около 110 милиона слънчеви маси.

Това обаче е само една капка от общата маса на галактиката. Екипът успява да изчисли скоростта на въртене на FAST J0139+4328 и въз основа на това – и общата ѝ маса, която възлиза на 5,1 милиарда слънчеви маси. Това означава, че галактиката е съставена от около 98% тъмна материя.

Очаква се и други учени да се опитат да потвърдят природата на обекта. В такъв случай може да се окаже, че той е нещо различно, както се случи с галактиката, наречена Dragonfly 44. През 2016 г. беше установено, че тя се състои от 99,99 процента тъмна материя. Четири години по-късно обаче астрономите установиха, че Dragonfly 44 не е толкова необичайна.

Но ако бъде потвърдена като тъмна галактика, FAST J0139+4328 ще има да ни разкаже някои много интересни неща за Вселената около нас.

"За първи път в близката Вселена е открита богата на газ изолирана тъмна галактика", пишат изследователите.

"Освен това се предполага, че галактиката се образува от газ, който се охлажда и се превръща в звезди в центъра на ореола. FAST J0139+4328 има въртящ се диск от газ и е доминирана от тъмна материя, но е без звезди, което предполага, че тази тъмна галактика може да е в най-ранния етап на формиране на галактиката."

Изследването е прието в The Astrophysical Journal Letters и е достъпно в arXiv.

Източник: Science Alert