Телескоп Rubin обнаружил семь почти тёмных галактик за пределами Местной группы
Астрономы обнаружили семь почти тёмных галактик в окрестностях гигантской галактики M49 в скоплении Девы. Они настолько тусклые, что объекты с сопоставимой поверхностной яркостью до сих пор были известны только в Местной группе — небольшом скоплении, к которому относятся Млечный Путь и галактика Андромеды. Новые объекты удалось выявить в данных обсерватории имени Веры Рубин, которая показала возможность находить такие галактики на значительно больших расстояниях.
Команда под руководством Минь Нгок Ле обнаружила объекты при анализе Data Preview 2 — второго предварительного набора данных обзора Legacy Survey of Space and Time (LSST). Все семь галактик расположены вокруг M49 в области скопления Девы. Исследователи относят их к «почти тёмным» из-за чрезвычайно низкой поверхностной яркости: звёзды в них есть, но их свет распределён по настолько большой площади, что галактики очень трудно различить на фоне неба.
Центральная поверхностная яркость обнаруженных объектов в зелёной части видимого спектра составляет от 26,9 до 28,5 звёздной величины на квадратную угловую секунду. Чем больше это значение, тем тусклее объект. Именно способность обсерватории Rubin регистрировать структуры с очень низкой поверхностной яркостью позволила обнаружить галактики, недоступные для систематического поиска в предыдущих широких обзорах.
Если новые галактики действительно находятся на расстоянии скопления Девы, их радиусы, внутри которых сосредоточена половина общего света, составляют примерно от 0,6 до 4,6 килопарсека. Это соответствует приблизительно 2–15 тысячам световых лет. При этом масса содержащихся в каждой из них звёзд оценивается всего в 1–10 миллионов масс Солнца.
По своим характеристикам новые объекты напоминают одни из самых слабых и маломассивных известных галактик Местной группы — Andromeda XXI, Andromeda XXIII и Andromeda XXV. Эти чрезвычайно тусклые спутники галактики Андромеды стали важными объектами для изучения маломассивных галактик, однако до появления глубоких наблюдений Rubin искать их аналоги значительно дальше Местной группы было чрезвычайно сложно.
Слабая светимость таких систем особенно интересна для исследований тёмной материи. В галактиках звёзды и газ составляют лишь видимую часть вещества, тогда как их формирование и движение в значительной степени определяются гравитацией невидимого гало тёмной материи. Самые маломассивные и тусклые галактики позволяют проверять, насколько хорошо современные модели тёмной материи воспроизводят количество и свойства небольших галактических систем.
Количество слабых галактик представляет отдельную проблему для моделей формирования галактик. Современная космологическая картина предполагает существование большого числа небольших гало тёмной материи, но образование заметного количества звёзд в самых маломассивных из них может подавляться различными физическими процессами. Поэтому измерение так называемой слабой части функции светимости — распределения галактик по их светимости — помогает сопоставлять наблюдаемую популяцию галактик с теоретическими предсказаниями.
Семь новых объектов обнаружены ещё до начала полноценного десятилетнего обзора LSST. Data Preview 2 основан на предварительных наблюдениях, тогда как основная программа обсерватории Rubin рассчитана на многократное сканирование огромной части южного неба в течение десяти лет. Авторы ожидают, что накопление значительно более глубоких данных позволит искать почти тёмные галактики не единично, а большими статистическими выборками.
Это позволит проверить, являются ли обнаруженные около M49 объекты редкими системами или представляют многочисленную популяцию галактик, которую прежние обзоры просто не могли увидеть. Большая выборка даст возможность сравнивать их размеры, светимость и распределение в разных окружениях и использовать эти данные для проверки моделей эволюции галактик и распределения тёмной материи.
Параметры размеров и звёздных масс семи объектов рассчитаны исходя из того, что они находятся на расстоянии скопления Девы. Дальнейшие наблюдения позволят точнее определить свойства отдельных галактик и их принадлежность к окружению M49. Главный результат уже показывает, что глубины наблюдений Rubin достаточно для обнаружения класса исключительно слабых галактик, аналоги которых прежде были известны только в непосредственном космическом окружении Млечного Пути.
Исследование в виде препринта на arXiv.