Астрономы нашли галактику с рекордным содержанием тёмной материи

Астрономы обнаружили новую почти темную галактику, которую назвали «Нубе». Она стала самым массивным и протяженным объектом такого рода, найденным к настоящему времени. Этот объект в несколько раз больше, чем схожие по массе ультрадиффузные галактики. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Почти темные галактики (Almost Dark Galaxies) представляют собой редкий класс диффузных галактик, которые практически не обнаруживаются во время оптических широкоугольных обзоров неба. Очень низкая поверхностная яркость этих галактик соответствует малой плотности звездной массы в несколько масс Солнца на квадратных парсек, при этом масса атомарного водорода в галактике может составлять 10⁷—10⁹ масс Солнца. Для астрофизиков такие системы интересны с точки зрения формирования галактик при низких плотностях вещества и изучения свойств частиц темной материи.

Группа астрономов во главе с Мирейей Монтес (Mireia Montes) из Канарского института астрофизики сообщила об открытии нового представителя почти темных галактик, получившего название «Нубе». Первоначально ее обнаружили при анализе данных глубокого оптического обзора неба Stripe82 Legacy, а затем за ней наблюдали радиотелескоп Грин-Бэнк и оптический телескоп GTC.

Изображение галактики «Нубе», полученное камерой HiPERCAM телескопа GTC

Галактика характеризуется звездной массой 3,9×10⁸ масс Солнца. Она очень протяженная (эффективный радиус 6,9 килопарсека) и обладает очень низкой поверхностной яркостью (26,75 звездных величины на угловую секунду в квадрате), а возраст ее звездного населения оценивается в десять миллиардов лет. Общая масса гало галактики составляет 2,6×10¹⁰ масс Солнца, отношение темной материи к звездной массе составляет 20–150. «Нубе» в десять раз тусклее и обладает в три раза большим радиусом, чем ультрадиффузные галактики с аналогичной звездной массой. Металличность галактики аналогична металличности обычных карликовых галактик.

Исследователи пришли к выводу, что «Нубе» не может быть приливной карликовой галактикой, которая сформировалась из вещества, выброшенного из более крупных галактик в результате приливных взаимодействий. Текущие модели формирования ультрадиффузных галактик, которые моделируют частицы темной материи как вимпы (модель холодной темной материи), не способны воспроизвести объекты со свойствами «Нубе». Гораздо лучше подходит модель нечеткой темной материи, в которой частицы темной материи представляют собой сверхлегкие аксионы.