Галактические гало могут скрывать огромное количество звёзд-сирот

Инфракрасное фоновое излучение неба, присутствующее в районах, где нет чётко различимых объектов, давно интригует астрономов. На этот счёт есть две группы теорий. Согласно первой, источником такого ИК-излучения являются молодые галактики из ранней Вселенной, где газ был нагрет до весьма высоких температур.

Вторые полагают, что источник инфракрасного фона — тусклые галактики, расположенные в относительной близости от Млечного Пути, но не видимые нами в оптическом диапазоне из-за пыли и газа.

Не вдаваясь в детали, отметим, что дискуссия идёт давно, и на каждый аргумент оппонентов защитники противоположной точки зрения обычно находят логичный ответ. Как теперь выясняется, ошибались, возможно, обе стороны, хотя и в разной степени.

Прежде считалось, что в огромном гало Млечного Пути (выделено голубым), кроме тёмной материи, нет почти ничего. Теперь получается, что там более 100 млн звёзд. (Иллюстрация NASA / M.Weiss, Ohio State / A.Gupta et al.)

«Это инфракрасное фоновое излучение в нашем небе всегда было большой загадкой, — отмечает Асантха Курэй из Калифорнийского университета в Ирвайне (США), ведущий автор работы. — И у нас появились новые свидетельства тогом, что свет исходит от звёзд, задержавшихся между галактиками. Поодиночке они слишком тусклые, оттого мы их и не видим. Вероятно, мы наблюдаем коллективное свечение». Г-н Курэй и его коллеги исследовали довольно обширный участок ночного неба в созвездии Волопаса при помощи телескопа космического базирования «Спитцер». Наблюдения заняли 250 часов. Затем астрономы сравнили самые яркие и тусклые в ИК-диапазоне участки. А полученную разницу сопоставили с интенсивностью излучения, предлагаемого математическими моделями, которые основаны как на теории удалённых источников инфракрасного фонового излучения, так и на теории близких, но тусклых галактик.

Выяснилось, что в глобальном масштабе фоновое ИК-излучение является слишком ярким, чтобы исходить от первых галактик ранней Вселенной. Во-первых, тех было очень мало, во-вторых, свет от них едва доходит до нас и в оптическом диапазоне, а в инфракрасном и вовсе должен быть очень слабым. Расхождения между моделями ИК-излучения из первых галактик и наблюдаемой интенсивностью ИК-фона тысячекратные, подчёркивают исследователи.

Если убрать все звёзды, видимые в направлении созвездия Волопаса (справа), получится картина неоднородного, но явственного ИК-фона (слева), рождаемого звёздами-сиротами. (Иллюстрация JPL-Caltech / A. Kashlinsky.)

Теория о близких и слабо светящихся галактиках кажется более верной. Но и тогда ИК-фон должен быть сильнее по меньшей мере в 10 раз. «Идея не слишком далёких тусклых галактик лучше стыкуется с результатами наблюдений, но и она ошибочна, — рассуждает астроном Эдвард Райт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), один из соавторов работы. — Она расходится с данными наблюдений в десять раз, а гипотеза «далёких галактик» — примерно в тысячу».

Как же объяснить наблюдаемый фон? Учёные выдвинули гипотезу о его связи с одиночными звёздами, находящимися в межгалактическом пространстве. По мере роста и столкновений галактик часть их звёзд в результате гравитационного взаимодействия получала слишком большую скорость и покидала насиженные места, хотя и оставалась в пределах галактического гало из тёмной материи, значительно более протяжённого и массивного (в десятки и более раз), чем центральные части галактических систем. «Кандидаты на вылет» и сегодня заметны в Млечном Пути: это гиперскоростные звёзды, хотя их огромная скорость вызывается, скорее всего, другими причинами.

По подсчётам астрономов, в целом таких звёзд-сирот, оказавшихся за пределами своих галактических систем, примерно 0,1% от обычных. И хотя это лишь одна звезда на тысячу, только из Млечного Пути таким образом могло ускользнуть до сотен миллионов светил, ныне скитающихся в межзвёздном пространстве.

Отчёт об исследовании можно найти в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.