Астрономи откриха галактика с толкова ниска яркост, че е почти невидима. Това откритие може да помогне за разгадаването на една от най-големите мистерии във Вселената – тъмната материя.

Изследователите са идентифицирали обекта Candidate Dark Galaxy-2 (CDG-2) с помощта на космическия телескоп „Хъбъл“. Те смятат, че галактиката е съставена от поне 99,9% тъмна материя. Ако това бъде потвърдено от допълнителни наблюдения, CDG-2 може да се окаже една от галактиките с най-високо съдържание на тъмна материя, откривани досега.

Тъмната материя доминира във Вселената. Тя е пет пъти по-разпространена от обикновената материя – тази, от която са изградени всички звезди, планети и всичко, което можем да видим – но е невидима и никога не е наблюдавана пряко.

Въпреки това присъствието ѝ може да бъде установено по гравитационното ѝ влияние върху обикновената материя, защото тъмната материя е своеобразното „лепило“, което държи Вселената заедно, пише CNN.

Повечето галактики, включително и нашата, са доминирани от тъмна материя. В някои случаи обаче съотношението между тъмна и обикновена материя става толкова крайно, че галактиката остава само с малко звезди и изглежда много бледа. Астрономите наричат тези обекти „галактики с ниска повърхностна яркост“ и са наблюдавали хиляди такива, откакто първата подобна галактика е открита през 80-те години.

Астрофизикът проф. Томонори Тотани смята, че изследването може да е решаващ пробив в търсенето на неуловимото вещество

Проучване твърди, че е открило първото пряко доказателство за тъмна материя

CDG-2, която се намира на около 300 милиона светлинни години от Земята, изглежда толкова богата на тъмна материя, че може да принадлежи към предполагаема подгрупа от тези галактики, наречени „тъмни галактики“ – обекти, за които се смята, че съдържат малко или никакви звезди.

„Галактиките с ниска повърхностна яркост са много бледи, но все пак излъчват някаква светлина“, обяснява Дайи Ли, постдокторант по статистика и астрофизика в Университета на Торонто и водещ автор на изследването, публикувано в списанието The Astrophysical Journal Letters. „Тъмната галактика е просто крайната версия на това – там практически няма никаква слаба светлина или структура, която бихте очаквали от типична галактика.“

Строга дефиниция за тъмни галактики все още няма, уточнява Ли, но тяхното съществуване се предвижда от теориите за тъмната материя и космологичните симулации.

„Къде точно да поставим границата – колко звезди трябва да има една галактика – остава неясно, защото не всичко в астрономията е толкова ясно очертано, колкото ни се иска“, посочва той. „Ако трябва да сме точни, CDG-2 е почти изцяло тъмна галактика. Значимото в случая е, че тя ни доближава максимално до границата на пълната тъмнина – нещо, което досега смятахме за невъзможно при съществуването на галактика с толкова малка яркост.“

Търсене на светлина в тъмнината

За да изследват CDG-2, учените комбинират данни от три мощни телескопа – „Хъбъл“, европейския „Евклид“ и японския „Субару“ в Хавай. Те прилагат иновативен подход, като се фокусират върху специфични обекти, известни като кълбовидни звездни купове.

„Това са много плътни сферични групи от много стари звезди – по същество останки от първото поколение звездообразуване“, обяснява Ли.

Кълбовидните купове са ярки дори когато заобикалящата ги галактика не е, а предишни наблюдения показват връзка между тях и наличието на тъмна материя в една галактика. Понеже CDG-2 изглежда има много малко звезди, трябва да има нещо друго, което осигурява масата, необходима на тези купове да се задържат заедно. Ли и колегите му предполагат, че това е тъмната материя.

Изследователите откриват четири кълбовидни звездни купа в галактическия куп Персей – колосална структура от хиляди галактики, обвити в газов облак. Допълнителните наблюдения разкриват бледо сияние (ореол) около тези купове, което потвърждава присъствието на самата галактика.

"Природата на тъмната материя остава една от най-належащите мистерии в съвременната космология и физика на частиците", казва физикът Стефано Профумо

Една тъмна огледална вселена може да се крие точно до нас

Как се ражда почти тъмна галактика?

Според Ли след образуването на кълбовидните купове в ранната история на галактиката по-големите съседни галактики вероятно са отнели водородния газ, необходим за образуването на нови звезди.

„Материалът, от който тази галактика се нуждаеше, за да продължи да създава звезди, вече не е бил там, така че тя е останала практически само с ореол от тъмна материя и четирите кълбовидни купа“, отбелязва той.

Този процес оставя след себе си нещо като скелет или призрак на галактика, която на практика „се е провалила“ в развитието си.

В резултат галактиката има само 0,005% от яркостта на нашата галактика, добавя Ли.

„По отношение на звездната светлина тя е около 6 милиона пъти по-ярка от Слънцето, докато яркостта на нашата галактика е около 20 милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето.“

Ли смята, че търсенето на кълбовидни звездни купове може да се превърне в напълно нов метод за откриване на подобни тъмни галактики, които вероятно съществуват в голям брой.

Въпреки това са необходими още наблюдения, за да се уточнят физическите свойства на CDG-2 и да се потвърди колко тъмна материя съдържа тя – нещо, което според учените може да бъде постигнато с помощта на космическия телескоп „Джеймс Уеб“.

Ново изследване разкрива как древен космически сблъсък и една изчезнала луна са променили орбитите в системата и са създали емблематичните пръстени на планетата

Астрономи твърдят, че са разгадали една от най-големите мистерии на Сатурн

Защо това откритие е важно?

Изследването на потенциални тъмни галактики е важно, защото те дават почти чист поглед върху поведението на тъмната материя, твърди Нийл Далал от Института за теоретична физика „Периметър“ в Канада, който не участва в изследването.

„В големите галактики с много звезди, като нашия Млечен път, звездите и газът могат значително да влияят на разпределението на тъмната материя, което затруднява разграничаването между ефектите на обикновената и тъмната материя“, обяснява той.

Но в тези изключително бледи галактики има толкова малко звезди и газ, че поведението на тъмната материя е почти незасегнато от обикновената материя.

„Така получаваме много по-чист начин да изследваме физиката на тъмната материя.“

Астрономът Робърт Минчин от Националната радиоастрономическа обсерватория в САЩ също подчертава, че методът на откриване е особено интересен.

„На пръв поглед изглежда парадоксално да търсиш светлина от „тъмни“ галактики. Но, ако използваме логиката от филма „Принцесата булка“, има огромна разлика между „почти тъмно“ и „напълно тъмно“. „Почти тъмното“ все пак излъчва малко светлина – и именно тази миниатюрна следа позволява на учените да я открият.“

Повечето кандидати за тъмни галактики досега са откривани чрез радиотелескопи и търсене на водороден газ. Но този метод не би открил галактики като CDG-2, където газът вече е изчезнал.

„Търсенето на техните кълбовидни купове заобикаля този проблем и вероятно ще помогне да бъдат открити и други много тъмни галактики в бъдеще.“

L 98-59 f следва почти перфектно кръгла орбита около своята звезда, получава приблизително същото количество звездна енергия като Земята и може би има условията за поддържането на течна вода и живот

Открита е пета потенциално обитаема планета в съседна звездна система

За окончателното потвърждение на CDG-2 като тъмна галактика обаче ще е необходимо пряко измерване на съдържанието на тъмна материя, което остава изключително трудно заради огромното разстояние до нея.

„Това е много вълнуващо откритие“, казва астрофизикът Яо-Юан Мао от Университета на Юта.

„Слабата, разсеяна светлина в изображенията от „Хъбъл“ силно подсказва, че наблюдаваме истински обект, а не случайно подреждане на четири ярки кълбовидни звездни купа.“