В карликовой галактике обнаружили гигантское ядро тёмной материи размером 25 тысяч световых лет
Астрономы обнаружили необычное распределение тёмной материи в карликовой галактике UGCA 320, расположенной примерно в 20 миллионах световых лет от Земли. Согласно результатам нового исследования, радиус её центральной области с относительно равномерной плотностью тёмной материи достигает 7,62 килопарсека, или почти 25 тысяч световых лет. Это примерно в 3,8 раза больше радиуса, в пределах которого сосредоточена половина звёздного света галактики.
Столь большое ядро удалось выявить благодаря точным измерениям движения газа. Радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке проследил распределение и скорости нейтрального водорода на расстояниях до 11,4 килопарсека от центра галактики. Дополнительные наблюдения спектрографом MUSE на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории позволили исследовать движение ионизированного газа во внутренних областях. Объединение этих данных дало возможность восстановить кривую вращения галактики и оценить распределение невидимой массы.
Полученные измерения плохо согласуются с классической моделью Наварро — Френка — Уайта, описывающей гало холодной тёмной материи. Согласно этой модели, плотность вещества должна резко увеличиваться по направлению к центру галактики. Однако в UGCA 320 наблюдается гораздо более пологий профиль, характерный для обширного ядра с относительно небольшой центральной концентрацией массы.
Наилучшее соответствие наблюдениям обеспечила модель с радиусом ядра 7,62 ± 0,80 килопарсека. Альтернативная модель Буркерта дала ещё большую оценку — 11,97 ± 1,44 килопарсека. Различие связано с математическими особенностями моделей, но обе указывают на необычно протяжённую центральную область.
Особенно интересно сравнение с предыдущими измерениями этой же галактики. Более ранний анализ давал радиус около 3,79 килопарсека, однако тогда кривая вращения охватывала примерно вдвое меньшую область. Новые наблюдения значительно расширили доступный диапазон расстояний и позволили уточнить распределение массы.
Обычно подобные ядра объясняют воздействием звездообразования. Мощные взрывы сверхновых выбрасывают газ, изменяют гравитационное поле и постепенно перераспределяют тёмную материю. Однако численные модели этого процесса обычно формируют ядра радиусом менее двух килопарсеков, что существенно меньше полученной оценки.
Одним из возможных объяснений остаётся самовзаимодействующая тёмная материя, частицы которой способны обмениваться энергией при столкновениях. Такой механизм может создавать протяжённые области пониженной плотности. Тем не менее обнаружение большого ядра ещё не доказывает существование подобных частиц.
Авторы проверили влияние погрешностей наблюдений, включая наклон галактики и оценки звёздной массы. Даже при наиболее консервативных допущениях радиус ядра оставался около шести килопарсеков. Результат указывает на необходимость дальнейшей проверки механизмов формирования галактик, но пока не опровергает стандартную космологическую модель.
Исследование в научном архиве arXiv.