Астрономы обнаружили протяженное гало темной материи вокруг древней карликовой галактики

Астрофизики Массачусетского технологического института обнаружили звезды на краю Тукана II в конфигурации, которая на удивление удалена от центра, но находится под действием гравитационного притяжения крошечной галактики. Это первое свидетельство того, что на Тукана II находится протяженное гало темной материи - область гравитационно связанной материи, которая, по подсчетам исследователей, в 3-5 раз массивнее, чем предполагали ученые. Это открытие далеких звезд в древней карликовой галактике означает, что самые первые галактики во Вселенной были протяженными и более массивными, чем считалось ранее.

«У Тукана II гораздо большая масса, чем мы думали, чтобы связать эти звезды, которые находятся так далеко», говорит аспирант Массачусетского технологического института Анируд Чити. «Это означает, что другие реликтовые первые галактики, вероятно, также имеют такие протяженные гало».

Исследователи также определили, что звезды на окраине Тукана II более старые, чем звезды в ядре галактики. Это первое свидетельство такого звездного дисбаланса в ультратонкой карликовой галактике.

Уникальная конфигурация предполагает, что древняя галактика могла быть продуктом одного из первых слияний во Вселенной между двумя младенческими галактиками - одна немного менее старая, чем другая.

«Возможно, мы видим первые признаки галактического каннибализма», говорит Анна Фребель из Массачусетского технологического института. «Одна галактика, возможно, съела одного из своих немного меньших и более примитивных соседей, который затем удалил все свои звезды на окраину».

Тукана II - одна из самых старых известных карликовых галактик, судя по содержанию металлов в ее звездах. Звезды с низким содержанием металлов образовались очень рано, когда Вселенная еще не производила тяжелые элементы. В случае Тукана II астрономы ранее идентифицировали несколько звезд вокруг ядра галактики с таким низким содержанием металлов, что галактика считалась самой химически примитивной из известных ультратонких карликовых галактик.

Ученые интересовались, может ли древняя галактика содержать другие, даже более старые звезды, которые могли бы пролить свет на формирование первых галактик Вселенной. Чтобы проверить эту идею, они получили наблюдения Тукана II с помощью телескопа SkyMapper, оптического наземного телескопа в Австралии, который позволяет снимать широкие виды южного неба.

Команда использовала фильтр изображения на телескопе, чтобы обнаружить старые, бедные металлами звезды за пределами ядра галактики. Команда запустила алгоритм, разработанный Чити, на основе отфильтрованных данных, чтобы выделить звезды с низким содержанием металлов, включая ранее идентифицированные звезды в центре и 9 новых звезд, намного более удаленных от ядра галактики.

«Анализ показывает кинематическую связь - далекие звезды движутся синхронно с внутренними звездами, как вода из ванны, стекающая в канализацию», - добавляет Фребель.

Результаты предполагают, что Тукана II должен иметь протяженное гало темной материи, которое в 3-5 раз массивнее, чем считалось ранее, чтобы оно могло удерживать гравитацию на этих далеких звездах. Темная материя - это гипотетический тип материи, которая составляет более 85 процентов Вселенной. Считается, что каждая галактика удерживается вместе локальной концентрацией или гало темной материи.

«Без темной материи галактики просто разлетелись бы», считает Чити. «Темная материя - важнейший ингредиент в создании галактики и удержании ее вместе».

Результаты команды являются первым доказательством того, что ультратонкая карликовая галактика может иметь протяженное гало темной материи.

«Это также означает, что самые ранние галактики образовывались в ореолах темной материи гораздо большего размера, чем считалось ранее», - говорит Фребель. «Мы думали, что первые галактики были самыми крошечными галактиками. Но на самом деле они могли быть в несколько раз больше, чем мы думали, и в конце концов не такими уж маленькими».