Астрономы нашли давно пропавшие карликовые галактики и их слишком много

Когда астрономы говорят о "проблеме пропавших спутников", они имеют в виду не космические корабли на орбите Земли, а гораздо более серьезную проблему. На протяжении десятилетий было обнаружено значительно меньше карликовых галактик на орбите Млечного Пути и других крупных галактик, чем предсказывали модели формирования галактик.

Фото: commons.wikimedia.org by Ngc1535 is licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Однако две группы астрономов недавно нашли доказательства существования не только достаточного числа галактик-спутников, но и даже большего их количества, чем ожидалось.

"Возможно, мы даже перестарались", — отмечает Марсель Павловский из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме, соавтор одного из исследований.

Полученные результаты указывают на необходимость корректировки моделей формирования галактик, возможно, с учетом изменений в теории темной материи или других факторов, таких как первичные магнитные поля.

В стандартных моделях формирования галактик темная материя, составляющая 85% вещества во Вселенной, обеспечивает гравитационное притяжение. После Большого взрыва гигантские сферические "ореолы" темной материи должны были притянуть облака водорода и гелия, формируя сотни миллиардов звезд, которые собирались в галактики.

Согласно моделям, каждое гигантское гало темной материи должно содержать сотни или тысячи субгало, из которых образуются меньшие карликовые галактики с 100 миллионами до 1 миллиарда звезд.

Однако в 1990-х и 2000-х годах астрономы обнаружили лишь около 10 карликовых галактик вокруг Млечного Пути, что было гораздо меньше предсказанного числа. Со временем, с появлением более мощных телескопов, были найдены десятки новых слабых карликовых галактик.

Совнак Бозе из Даремского университета объясняет, что формирование галактик оказалось менее эффективным, чем предполагалось. Обновленные модели предсказывают около 220 спутников Млечного Пути, что не сильно отличается от текущих 60.

В апреле Масаси Тиба из Университета Тохоку и его коллеги, используя телескоп Субару на Гавайях, обнаружили пять новых спутников на небольшом участке неба. Экстраполяция этих данных на все небо предполагает наличие около 500 спутников Млечного Пути.

"Мы нашли слишком много", — утверждает Чиба.

Павловский и его коллеги также обнаружили избыточное количество спутников у других галактик. Их исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, анализировало данные канадско-французско-гавайского телескопа, который исследовал около 50 галактик на расстоянии до 150 миллионов световых лет. Моделирование предсказывало в среднем три спутника на галактику, но на деле было найдено около десяти.

"Проблема отсутствия спутников теперь выглядит иначе", — говорит Павловский.

Скромные изменения в моделях формирования галактик могут объяснить эти наблюдения. Например, формирование карликовых галактик может происходить в меньших масштабах, чем предполагалось.

Совнак Бозе задает вопрос: "Каково самое маленькое гало темной материи, в котором могла бы образоваться галактика?"

. Стейси Ким из Научного института Карнеги обнаружила, что при высоком разрешении моделирования карликовые галактики могут образовываться в гало темной материи массой всего в миллион раз больше массы Солнца.

Также первичные магнитные поля, возникшие после Большого взрыва, могли способствовать быстрому слипанию темной материи, что привело к большему числу субгало и карликовых галактик. Махса Санати из Оксфордского университета предполагает, что такие галактики могут иметь собственные меньшие спутники.

Предстоящая обсерватория Веры К. Рубин в Чили, которая начнет работу в следующем году, может пролить свет на эту проблему. Ожидается, что она обнаружит 40 миллионов космических объектов, включая очень слабые карликовые галактики.

"Рубин откроет нам совершенно новый мир карликовых галактик", — говорит Ким.