Dragonfly 44 - темный двойник нашей Галактики

Галактика Dragonfly 44 имеет 99,9 % темной материи.

Астрономы обнаружили "темную галактику", которая столь же массивна, как Млечный Путь, но имеет только одну сотую его звезд. Dragonfly 44 состоит на 99,9 % из темной материи. Первый известный "темный двойник" Млечного Пути, с одной стороны, представляет собой загадку, с другой - дает возможность более подробно исследовать природу темной материи галактики.

Такие галактики, как наш Млечный Путь, обычно содержат не только звезды и газ, но и большие количества темной материи. Ее доля в нашей галактике, возможно, составляет около 800 миллиардов солнечных масс и не меньше, чем вдвое, превышает количество видимой материи.

В скоплении Кома скрываются сотни "темных Галактик" © NASA / JPL-Caltech / Л. Дженкинс (ГЦКП)

Примерно 300000000 световых лет тделяет нас от скопления Coma. Там астрономы отследили около 800 галактик. В них очень мало звезд. Однако найденные объекты отличает большая массуа галактик. Напрашивалось подозрение, что эти ультрадиффузные галактики (UDG) состоят почти полностью из темной материи - однако, тогда это невозможно было доказать.

Предательский звездный темп

Для уточнения состава этой загадочной галактики, у Питера ван Доккума (Pieter van Dokkum) - Йельский университет, Нью-Хейвен - и его коллег появилась мысль точнее проанализировать одну из "темных" галактик в скоплении. С помощью телескопов обсерватории Кека и Gemini North на Гавайях, они измерили скорость движения звезд галактики Dragonfly 44.

"Движения звезд выдают нам, сколько там существует материи. А в галактике Стрекозы 44 звезды движутся очень быстро. Мы обнаружили, что там намного больше массы, чем можно было бы объяснить только звездами"
Питер Доккум

Только расплывчатое пятно: галактика Dragonfly 44 включает 99,9 % темной материи Фото: © Van Dokkum и др., Astrophysical Journal Letters

Неудачный Млечный путь

По скоростям звезд астрономы сделади вывод, что Dragonfly 44 должна по массе почти соответствовать нашей Галактике, однако, обнаружили там лишь приблизительно 0,01 звезд Млечного Пути. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что Стрекоза 44 содержит до 99,9% темной материи.

"Таким образом, Dragonfly 44 можно рассматривать как своего рода неудавшийся Млечный Путь".
Питер ван Доккум

"Мы абсолютно не представляем, как могла образоваться Стрекоза 44. Важным показателем может быть то, что довольно большая часть звезд существует в очень компактных кластерах. Но сейчас мы просто угадываем".
Роберто Абрахам (Roberto Abraham) из Университета Торонто, соавтор работы.

Частицы темной материи продолжают искать

Тем не менее, темные галактики, подобные этой, предоставляют хорошую возможность активизировать поиск загадочных частиц темной материи. Астрофизики не согласны даже с тем, что кандидатами являются как вимпы - слабовзаимодействующие массивные частицы, так и более экзотические, такие как "темные" фотоны или пятая фундаментальная сила.

"Для этого полезно, если есть объекты, которые состоят почти полностью из темной материи. Поскольку тогда ничто не отвлекает от звезд и других сопутствующих факторов".
Питер ван Доккум

Однако еще лучше было бы найти темную галактику ближе к Земле.

"Тогда мы могли бы искать слабые сигналы, которые испускали бы частицы темной материи. Поиск продолжается".
Питер ван Доккум

Источник: arxiv.org

Новая зона "Златовласки" для обитаемых планет

В поиске пригодных для жизни чужих миров нужно освободить место для второй зоны "Златовласки", считает исследователь Йельского университета.

В течение многих десятилетий считалось, что главным фактором в определении, способна ли на планете существовать жизнь, было ее расстояние от своего солнца. Например, Венера находится чересчур близко к Солнцу, Марс слишком далеко, а Земля как раз в нужном месте. Это расстояние и есть "обитаемая зона" или зона "Златовласки".

Кроме того, считалось, что планеты смогли сами регулировать внутреннюю температуру с помощью конвекции мантии - подземного смещения пород, вызванного внутренними процессами нагревания и охлаждения. Вначале планета могла быть слишком холодной либо чересчур горячей, но в конце концов она приобретает нужную температуру.

Новое исследование, вышедшее 19 августа в Science Advances, предполагает, что для поддержания жизни на планете ей недостаточно просто входить в обитаемую зону. Чтобы стать пригодной для жизни, у планеты сразу должна быть подходящая для этого внутренняя температура.

Новое исследование предполагает: обитаемая планета должна с самого начала иметь внутреннюю температуру, способную поддерживать жизнь Фото: Michael S. Helfenbein / Йельский университет

"Если вы собираете все виды научной информации о том, как развивалась Земля в последние несколько миллиардов лет и попытаетесь разобраться в них, вы в конечном счете поймете, что конвекция мантии довольно равнодушна к внутренней температуре".
Джун Коренага (Jun Korenaga), ведущий автор исследования, являющийся профессором геологии и геофизики Йельского университета

Коренага представляет общую теоретическую платформу, которая объясняет степень саморегулирования, ожидаемую для конвекции в мантии, и предполагает, что саморегулирование у планет земного типа маловероятно.

"Отсутствие саморегулируемого механизма имеет огромные последствия для обитаемости планеты. Исследования планетарного формирования указывают, что планеты земного типа образуются под влиянием многократных гигантских воздействий, и результаты этого весьма случайного процесса, как известно, довольно разнообразны".
Джун Коренага

Такое разнообразие размеров и внутренней температуры не препятствовало бы планетарной эволюции, если бы была саморегулирующиаяся конвекция мантии, отметил профессор.

"То, что мы считаем само собой разумеющимся на этой планете, например, океаны и континенты, не существовало бы, если бы внутренняя температура Земли не была в определенном диапазоне, и это означает, что начало истории Земли не может быть слишком жарким или слишком холодным".
Джун Коренага

Исследования поддерживает Институт астробиологии НАСА. Коренага является соисследователем команды НАСА "Альтернативные земли", которая организована по принципу понимания, как Земля поддерживает постоянную биосферу на протяжении большей части своей истории, как биосфера проявляется в "биосигнатурах" в планетарном масштабе, и как восстановление этой истории может содействовать поиску жизни внутри и вне Солнечной системы.

Источник: advances.sciencemag.org