Астрофизики нашли две галактики без тёмной материи — это противоречит классическим моделям

Астрофизики обнаружили две карликовые галактики — FCC 224 и FCC 240 — в созвездии Печи на расстоянии около 65 миллионов световых лет от Земли. Особенность объектов заключается в том, что они практически лишены тёмной материи, которая, согласно существующим представлениям, играет ключевую роль в формировании галактик. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся теории о том, как рождаются и эволюционируют звёздные системы. Галактики без «невидимого скелета» просто не должны существовать — но они существуют.

Тёмная материя — это загадочное вещество, которое не излучает, не поглощает и не отражает свет, поэтому её невозможно увидеть напрямую. О её существовании учёные знают только по гравитационному воздействию на видимую материю — звёзды, газ и пыль. Согласно классическим моделям, именно тёмная материя служит тем «каркасом», вокруг которого собирается обычное вещество и формируются галактики. Сначала возникает огромное гало из тёмной материи, а затем внутрь него втягивается газ, который сжимается, остывает и превращается в звёзды. Без тёмной материи галактики, согласно этим представлениям, просто не смогли бы удержать себя в целостности — они разлетелись бы под действием собственных движений.

Как образовались галактики-призраки?

Для объяснения происхождения таких систем исследователи предложили модель «пули-карлика». Согласно этой гипотезе, около десяти миллиардов лет назад произошло столкновение двух крупных газовых облаков. Во время этого космического удара обычный газ — тот самый, из которого потом рождаются звёзды — замедлился, сжался и стал основой для образования новой галактики. А вот тёмная материя, которая не взаимодействует с обычным веществом (или взаимодействует крайне слабо), прошла через область столкновения насквозь и отделилась от будущей галактики. Образно говоря, удар вышиб «душу» из материи, оставив только «тело» — звёзды и газ без тёмного каркаса.

Физик Дмитрий Лапшин отметил, что результаты наблюдений выглядят необычно с точки зрения классических моделей. По его словам, данные спектрографа MUSE (инструмента, установленного на Очень большом телескопе и позволяющего получать спектры одновременно для множества точек наблюдаемого объекта) показывают слишком низкие скорости движения звёзд. В нормальных галактиках звёзды вращаются вокруг центра быстрее, чем можно было бы объяснить массой видимой материи — это и есть главное доказательство существования тёмной материи. А здесь скорости оказались такими, что гравитации видимых звёзд и газа едва хватает для того, чтобы удержать систему от распада.

Удар по стандартной картине мира

Учёные указывают, что в стандартной картине формирования галактик сначала возникает гало из тёмной материи, вокруг которого впоследствии формируются звёзды и газ. Поэтому существование объектов без такого компонента ставит под сомнение некоторые устоявшиеся представления. Если галактики могут существовать без тёмной материи, значит, тёмная материя не всегда является необходимым условием для их образования. А это, в свою очередь, означает, что модели эволюции галактик нуждаются в серьёзной корректировке.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Астрономи энд Астрофизикс». Наблюдения, выполненные с помощью Очень большого телескопа, позволили определить массу галактик и показали отсутствие значительного количества скрытой материи. Это не первый случай обнаружения галактик без тёмной материи, но каждый новый такой объект делает проблему только острее.

Что говорят российские учёные

Астрофизик Алексей Руднев заявил, что подобные объекты подтверждают возможность отделения газа от тёмного гало при экстремальных столкновениях. По его мнению, это поможет лучше понять взаимодействие вещества и тёмной материи в ранней Вселенной. Если модель «пули-карлика» верна, то такие галактики должны встречаться чаще — особенно вблизи крупных скоплений, где гравитационные взаимодействия создают условия для подобных «выбиваний».

Астроном Павел Громов считает, что обнаружение FCC 224 и FCC 240 может стать началом поиска других аналогичных систем. Он отметил необходимость изучения архивных данных для оценки числа подобных галактик, скрытых рядом с более крупными объектами. Возможно, мы смотрим на них уже десятилетиями, но просто не замечали — потому что не ожидали, что галактики без тёмной материи вообще существуют.

Две карликовые галактики в созвездии Печи бросили вызов общепринятым теориям. Они существуют, вращаются, стареют — без невидимого скелета, без тёмного каркаса, который считался обязательным атрибутом любой уважающей себя звёздной системы. И теперь учёным предстоит либо переписать модели формирования галактик, либо найти объяснение тому, как эти объекты смогли выжить в жестоком мире космических столкновений и гравитационных катастроф. Тёмная материя, возможно, не так всемогуща, как казалось. И это открытие может оказаться даже более важным, чем обнаружение самих галактик.