Астрономы, использовав космический телескоп «Хаббл», уточнили расстояние до галактики NGC 1052-DF2, оказавшееся больше предыдущих оценок, и подтвердили её исключительность – количество тёмной материи в ней примерно в 400 раз меньше, чем обычно встречается в подобных галактиках. Работа была опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Галактика NGC 1052-DF2, или просто DF2 выглядит довольно обычной сферической галактикой, если не считать того, что она очень разреженная – сквозь неё видны галактики, находящиеся за ней. При этом её размер превосходит размер нашего Млечного Пути, но в ней примерно в 200 раз меньше звёзд.

Чего в ней не хватает – так это тёмной материи. Практически у всех галактик наибольший вклад в массу составляет не видимая материя – газ, пыль, звёзды и планеты – а невидимая нам тёмная материя, взаимодействующая с обычной лишь посредством гравитации. Её тяготение удерживает звёзды галактик от разбегания.

С 1980-х годов уже мало кто сомневается в существовании тёмной материи и её роли в жизни галактик, поэтому после обнаружения DF2 многие астрономы скептически отнеслись к информации о том, что она нарушает общие «правила игры».

Оставался лишь вариант того, что галактика DF2 находится ближе к нам, чем следовало из оригинальных измерений, и тогда загадка разрешилась бы сама собой – оценка массы её видимой материи была бы ниже, и, следовательно, процент содержания тёмной материи оказался бы выше. Однако в новой работе астрономам удалось уточнить расстояние до галактики, и оказалось, что на самом деле она находится дальше, чем считалось ранее.

Команда исследователей под руководством Питера ван Доккума из Йельского университета, опубликовавшая в 2018 году первоначальное исследование, уточнила данные измерений, использовав больше снимков нужного участка неба, сделанных телескопом Хаббл.

В первом исследовании астрономы посчитали, что галактика находится на расстоянии в 65 млн световых лет от нас. Позже другие команды оценили это расстояние в 42 млн световых лет, но теперь учёные, делавшие первоначальные расчёты, утверждают, что на самом деле галактика находится в 72 млн световых лет.

При помощи снимков, сделанных камерой Хаббла ACS с длительной выдержкой, учёные рассматривали стареющих красных гигантов, разбросанных по внешним границам галактики. Поскольку у таких звёзд известна максимальная яркость, которой они достигают в процессе развития, исходя из их видимой яркости, мы можем посчитать расстояние, которое пришлось пройти их свету до нас. Как пояснил один из членов команды, Зили Шеен, изучение ярчайших красных гигантов – один из общепринятых индикаторов расстояния до относительно недалеко расположенных от нас галактик.

Ван Доккум говорит, что по итогам наблюдения подтвердили необычность этой галактики. Он сказал, что обычно большую часть массы галактик увидеть невозможно – её составляет тёмная материя. Поэтому то, что мы видим в телескопы, представляет собой верхушку айсберга. Но в случае с DF2 кроме этой верхушки больше ничего нет – это и есть, так сказать, весь айсберг.

У DF2 нет заметного центра, спиральных рукавов или диска, и по оценкам учёных в ней примерно в 400 раз меньше тёмной материи, чем должно было быть. Как она сформировалась, остаётся загадкой.

Это не единственная галактика, в которой не хватает тёмной материи. Шейни Даниэли из Института передовых исследований в Принстоне в 2020 году точно измерили расстояние до другой разреженной галактики, NGC 1052-DF4. Правда, в её случае некоторые считают, что тёмную материю могла похитить другая галактика посредством воздействия приливных сил.

Считается, что DF2 и DF4 принадлежат к одной и той же группе галактик, и находятся на расстоянии в 6,5 млн световых лет друг от друга. По словам Даниэли, две эти галактики, возможно, сформировались примерно в одно и то же время, и в их окружении могло быть что-то такое, что привело к их необычному составу.