Астрономы, занимавшиеся изучением карликовых галактик, формирующихся в результате взаимодействия галактик большого размера, обнаружили странную вещь: обследованные ими карлики оказались гораздо более массивными, чем ожидалось из теоретических моделей. Возникло предположение, что дополнительное вещество образует та "пропавшая масса”, поисками которой ученые уже не раз безуспешно занимались.
Героями дня стали Радиотелескоп с очень большой базой (Very Large Array (VLA) radio telescope) в Нью-Мексике американского Национального научного общества (National Science Foundation - NSF) и сталкивающиеся галактики NGC 5291, расположенные в 200 миллионах световых лет от Земли в созвездии Центавра (Кентавра). Столкновение этих галактик началось еще 360 миллионов лет назад, что привело к появлению газовых потоков и потоков звезд, устремляющихся наружу. Через какое-то время из этих потоков начали формироваться новые карликовые галактики, получившие название "приливных” (tidal dwarf galaxies - TDGs), поскольку они рождаются в результате гравитационного взаимодействия крупных систем (формирование происходит в характерных протяженных хвостообразных структурах). Карликовые галактики выстроились вдоль двух звездных и газовых арок, растянувшихся приблизительно на 240 тысяч световых лет позади каждой из двух сталкивающихся больших галактик (длина каждой такой арки в четыре раза превышает диаметр Млечного пути).
Как известно, большинство наших галактических соседок принадлежит к числу именно таких вот "крошек”, причем сам Млечный путь по массе составляющих его звезд превосходит "малюток” в тысячи раз. Скорее всего, та же самая типичная ситуация повторяется и в случае других крупных галактик, окруженных многочисленной "родней” (удалось разглядеть, например, несколько мелких компаньонок у ближайшей к нам спиральной галактики - туманности Андромеды). Считается, что гигантские галактики образовались в результате столкновений и слияния более мелких, а вот откуда берутся нынешние мелкие - ясно не до конца. Часть карликовых галактик, безусловно, могла сохраниться еще с изначальных времен существования нашей Вселенной, когда они (вскоре после Большого взрыва) возникли в результате сжатия исконного межгалактического газа. Однако сомнительно, чтобы все наблюдаемое количество карликовых галактик смогло без столкновений и слияний (особенно частых в самую раннюю эпоху) сохраняться на протяжении минувших миллиардов лет, значит, многие нынешние карлики родились из "осколков” сталкивающихся гигантов.
Массы карликовых галактик выявляли путем измерения доплеровского сдвига радиоволн, испускаемых атомарным водородом на частоте 1420 МГц. Сдвиги в этой частоте указывали на частоту вращения внутри галактики. А это в свою очередь и позволяло вычислять массу карлика.
"Наши детальные исследования трех появившихся в этой системе карликовых галактик показали, что они обладают вдвое (или даже втрое) большим количеством невидимого вещества по сравнению с веществом видимым. Это обстоятельство вызвало удивление, поскольку ожидалось появление лишь очень небольшого количества невидимого вещества”, - говорит Фредерик Бурно (Frédéric Bournaud) из Французской астрофизической лаборатории Комитета по атомной энергии (Commissariat à l’Energie Atomique - CEA) и парижского Национального центра научных исследований (Centre National De La Recherche Scientifique - CNRS). Бурно и его коллеги (международная группа включала исследователей из Франции, Великобритании, Испании, Австралии, Германии и Греции) рассказали о своем открытии в онлайновом выпуске журнала Science Express от 10 мая.
Астрономы уверены в том, что речь в данном случае не может идти о небарионной материи неизвестной физической природы, которую принято называть "темной материей” (dark matter). Скорее всего удалось обнаружить ту часть вполне обычного (барионного) вещества, которое просто не видно телескопам. Тем не менее конкретный состав этой найденной части "обычной” материи окончательно прояснить пока не удается. Есть подозрение, что это просто достаточно холодные и практически ничего не излучающие молекулы водорода, температура которого всего на несколько градусов отличается от абсолютного ноля, но часть этой массы могут также составлять и черные дыры, планеты, слабосветящиеся коричневые карлики и т.д. (альтернатива может состоять том, что ученые ошибочно идентифицировали изученные ими карликовые галактики как TDGs и имеют дело на самом деле с "первичными” карликами, окруженными небарионной темной материей).
Измерения параметров "послесвечения” Большого взрыва - микроволнового реликтового фона - заставляют предположить, что в условиях ранней Вселенной таинственное темная материя приблизительно в шесть раз превосходила по массе барионное вещество. Это соотношение должно было сохраниться и до наших дней, однако подсчеты, основанные на наблюдениях всех звезд, газовых и пылевых облаков в окружающем нас космическом пространстве, позволяют заключить, что в современной нам Вселенной содержится только четверть ожидаемого количества обычного вещества.
Видимая часть вещества спиральных галактик (вроде нашего собственного Млечного пути) приходится главным образом на светящийся диск, обычно имеющий в своей центральной части выпуклость (балдж). Эта видимая часть, однако, окружена гораздо более обширным гало (ореолом) из темного вещества. Когда спиральные галактики сталкиваются, то материал, вырываемый из них в ходе взаимодействия (он и служит для создания вторичных карликовых галактик), поступает прежде всего из дисков (ну а собственно скопления темного вещества беспрепятственно проходят одно сквозь другое, не испытывая серьезного взаимодействия, т.к. на них действуют лишь исключительно гравитационные силы). Поэтому астрономы и не ожидали, что карликовые галактики, формирующиеся из "осколков”, будут содержать сколько-нибудь заметное количество темного вещества (на отсутствие такового указали компьютерные модели). В этом должно было заключаться их существенное отличие от классических галактик.
На иллюстрации: Составное изображение (радиодиапазон/оптический диапазон/ультрафиолетовые лучи) NGC 5291 и окрестностей, включая потоки газа и звезд, вызванные столкновением галактик. Синий цвет - это атомарный водород, наблюдаемый VLA; белый - оптический диапазон; красный - ультрафиолет (спутник Galex). Красным цветом отмечены карликовые галактики, изученные в ходе этого исследования. Справа - результаты компьютерного моделирования. Изображение: P-A Duc, CEA-CNRS/NRAO/AUI/NSF/NASA с сайта www.nrao.edu
