Космическо откритие: Учени засичат тъмна галактика

/КРОСС/ Астрономите са забелязали галактика, която е толкова бледа, че е почти невидима - откритие, което може да помогне за разкриването на една от най-неуловимите субстанции във Вселената.

Изследователите са открили Candidate Dark Galaxy-2, или CDG-2, с помощта на космическия телескоп „Хъбъл" и смятат, че тя е съставена от поне 99,9% тъмна материя. Ако откритието им бъде потвърдено от по-нататъшни наблюдения, CDG-2 ще бъде една от галактиките с най-голямо съдържание на тъмна материя, откривани досега.

Тъмната материя доминира във Вселената. Тя е пет пъти по-разпространена от обикновената материя - от която са съставени всички звезди, планети и всичко останало, което можем да видим - но е невидима и никога не е била наблюдавана директно.

Въпреки това, нейното присъствие може да се заключи от гравитационното й въздействие върху обикновената материя, защото тъмната материя е лепилото, което държи вселената заедно.

Повечето галактики, включително и нашата, са доминирани от тъмна материя. Но в някои случаи съотношението между тъмна и обикновена материя става толкова екстремно, че в галактиката остават само редки звезди, което я прави да изглежда много бледа. Астрономите наричат тези тела „галактики с ниска повърхностна яркост" и са наблюдавали хиляди от тях, откакто първата беше открита през 80-те години.

CDG-2, която се намира на около 300 милиона светлинни години от Земята, изглежда толкова богата на тъмна материя, че би могла да принадлежи към хипотетична подгрупа от галактики с ниска повърхностна яркост, наречени „тъмни галактики", за които се смята, че съдържат малко или никакви звезди. „ Галактиките с ниска повърхностна яркост са много бледи, но все пак от тях идва някаква светлина", казва Дайи Ли, постдокторант по статистика и астрофизика в Университета в Торонто и водещ автор на изследване за откритието, публикувано в The Astrophysical Journal Letters. „Но тъмната галактика е просто крайният случай, при който на практика няма никаква бледа светлина или структура, каквато бихте очаквали от типична галактика."

Няма строго определение за тъмните галактики, обясни Ли, но тяхното съществуване се предсказва от теориите за тъмната материя и космологичните симулации. „Къде точно да поставим границата по отношение на броя звезди, които трябва да имат, все още е неясно, защото не всичко в астрономията е толкова ясно, колкото ни се иска", каза той. „Технически погледнато, CDG-2 е почти тъмна галактика. Но значението на CDG-2 е, че тя ни приближава много по-близо до достигането на този наистина тъмен режим, докато преди не смятахме, че може да съществува толкова слаба галактика."

За да наблюдават CDG-2, изследователите използваха данни от три телескопа - „Хъбъл", космическата обсерватория „Евклид" на Европейската космическа агенция и телескопа „Субару" в Хавай - заедно с нов подход, който включваше търсене на обекти, наречени кълбовидни купове. „Това са много плътни, сферични групи от много стари звезди, които са всъщност останки от първото поколение звездообразуване", каза Ли.

Кълбовидните купове са ярки, дори ако околната галактика не е, и предишни наблюдения са показали връзка между тях и наличието на тъмна материя в галактиката, добави Ли. Тъй като CDG-2 изглежда има много малко звезди, трябва да има нещо друго, което осигурява масата, необходима на куповете, за да се задържат заедно. Ли и колегите му предполагат, че източникът на масата е тъмна материя, пише CNN.

Изследователите откриха набор от четири кълбовидни купа в купа Персей, група от хиляди галактики, потопени в облак от газ и един от най-масивните обекти във Вселената. По-нататъшни наблюдения разкриха сияние или ореол около кълбовидните купове, което предполага наличието на галактика.

Астрономите смятат, обясни Ли, че след образуването на куповете в началото на съществуването на галактиката, по-големите галактики около нея са я лишили от водородния газ, необходим за образуването на повече индивидуални звезди като нашето Слънце. „Материалът, от който тази галактика се нуждаеше, за да продължи да образува звезди, вече не беше там, така че тя остана основно само с ореол от тъмна материя и четирите кълбовидни купове." Той добави, че този процес би оставил след себе си скелет или призрак на „галактика, която просто е провалила".

В резултат на този механизъм на формиране галактиката има само 0,005% от яркостта на нашата галактика, каза Ли. „По отношение на звездната светлина, тя е около 6 милиона пъти по-ярка от нашето Слънце. Яркостта на нашата галактика е около 20 милиарда пъти по-голяма от яркостта на Слънцето", отбеляза той.

Търсенето на кълбовидни купове може да бъде „изцяло нов метод за откриване на тези потенциално тъмни галактики", твърди Ли, добавяйки, че те трябва да съществуват в изобилие. Въпреки това са необходими повече наблюдения, за да се опишат подробно физическите свойства на CDG-2 и да се потвърди колко тъмна материя съдържа, което според Ли може да се постигне с помощта на космическия телескоп „Джеймс Уеб".

Изследването на потенциалните тъмни галактики е важно, защото те предоставят почти непокътнати гледки към поведението на тъмната материя, според Нийл Далал, изследовател в Института за теоретична физика „Периметър" във Ватерло, Онтарио, Канада, който не е участвал в проучването.

„В големите галактики с много звезди, като нашата галактика Млечният път, звездите и газът могат да окажат значително влияние върху разпределението на тъмната материя, което затруднява разграничаването на ефектите от обикновената материя от ефектите на тъмната материя", пише той в имейл. Но в тези изключително слаби галактики има толкова малко звезди и толкова малко газ, че поведението на тяхната тъмна материя трябва да е почти незасегнато от обикновената материя, заключава той. „По този начин получаваме много по-ясна представа за физиката на тъмната материя."

Едно от най-интересните неща за тази галактика е начинът, по който е била открита, с помощта на кълбовидни купове, каза в имейл Робърт Минчин, астроном от Националната радиоастрономическа обсерватория в Сокоро, Ню Мексико. „На пръв поглед изглежда странно да се търси светлина от тъмни галактики, но, за да цитирам неправилно „Принцесата булка", „Има голяма разлика между почти тъмно и напълно тъмно. Почти тъмно е леко светло", отбеляза той. Минчин също не е участвал в работата.

Централният детектор на експеримента LZ Dark Matter Experiment в подземния изследователски център Sanford Underground Research Facility в Южна Дакота, един от няколкото текущи експеримента, които се опитват да наблюдават тъмната материя.

Според Минчин повечето тъмни и почти тъмни галактики са идентифицирани с помощта на радиотелескопи и търсене на водороден газ, но тези усилия пропускат галактики като CDG-2, където газът е отстранен. „Търсенето на техните кълбовидни купове избягва този проблем и изглежда вероятно, че в бъдеще с този метод ще бъдат открити и други много тъмни галактики."

За да потвърдим наистина, че CDG-2 е тъмна галактика, трябва да измерим съдържанието ѝ на тъмна материя, което остава изключително трудно, предвид разстоянието, според Яо-Юан Мао, асистент-професор по физика и астрономия в Университета на Юта в Солт Лейк Сити.