Бóльшая часть галактик в наблюдаемой Вселенной – это карликовые галактики, которые во много раз тусклее Млечного Пути. Карликовые галактики разделены на множество классов в зависимости от их размера, поверхностной яркости и свойств звездного населения. Недавно ученые нашли необычные ультра-диффузные галактики (UDG). При размерах, сравнимых с нашей Галактикой, общее количество звезд в них редко достигает 1 процента от того, что мы видим в Млечном Пути. Столь низкая концентрация звезд, а значит, и низкая поверхностная яркость усложняет исследование таких галактик. Будучи открытыми в большом количестве в конце 1980-х, ультра-диффузные галактики не исследовали до недавнего времени. Но с развитием астрономических инструментов стало возможным определять некоторые их свойства, что подогрело интерес к вопросам происхождения и эволюции таких объектов.
Ученые из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова провели исследование ультра-диффузных галактик, которое включало детальный анализ 9 из них в скоплении Волос Вероники, которое находится в 300 миллионах световых лет от Земли. При помощи нового спектрографа Binospec, установленного на 6,5-метровом телескопе MMT в Аризоне, астрофизикам удалось получить наиболее качественные спектры ультра-диффузных галактик. С их помощью исследователи определили параметры звездного населения и измерили параметры движения звезд, не учитывая их причины (внутреннюю кинематику), а также оценили среднее содержание гипотетической темной материи.
Фото: изображения одной из исследованных галактик. Источник: Chilingarian et al. / Astrophysical Journal, 2019
При ближайшем рассмотрении оказалось, что по всем перечисленным параметрам ультра-диффузные галактики лежат между карликовыми эллиптическими галактиками (dE), которыми заполнены все близкие скопления галактик, в том числе Волосы Вероники, и карликовыми сфероидальными (dSph) системами, такими как большинство спутников Млечного Пути и Туманности Андромеды. Единственное существенное отличие – крупный размер ультра-диффузных галактик, что при схожей с прочими карликовыми галактиками светимости приводит к низкой поверхностной яркости и сложностям с наблюдательными исследованиями их свойств. Астрофизики пришли к выводу, что ультра-диффузные галактики вероятнее всего составляют с «соседними» типами карликовых галактик один класс звездных систем, из которого были выделены подклассы, с точки зрения эволюции не являющиеся отличными друг от друга типами объектов. Самые яркие – эллиптические, самые слабые и мелкие – сфероидальные, самые протяженные – ультра-диффузные.
«Эта работа является важным доказательством схожести эволюционных механизмов разных типов карликовых галактик, – говорит один из исследователей, сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга МГУ Игорь Чилингарян. – Кроме того, выборка из девяти объектов стала самой большой в истории исследования внутренней динамики UDG».
Один из ведущих авторов, Антон Афанасьев, выпускник астрономического отделения физического факультета МГУ, добавляет: «В данном исследовании мы одними из первых применили к ультра-диффузным галактикам методику динамического моделирования, с ее помощью нам удалось измерить долю темной материи, невидимой для обычных телескопов».
Работа проводилась на базе Смитсонианской астрофизической обсерватории (США).
