Впечатление художника о двух сталкивающихся галактиках. Изображение предоставлено: ESO Увеличить
Темная материя - загадочная субстанция, которая, по-видимому, составляет 25% массы Вселенной. Европейские астрономы измерили количество темной материи в нескольких галактиках и обнаружили, что большая часть из них вышла из равновесия; их внутренние движения очень нарушены. Это означает, что многие галактики - до 40% - недавно прошли через слияния или близкие столкновения.
Изучая несколько десятков далеких галактик, международная команда астрономов обнаружила, что в галактиках было столько же темной материи относительно звезд 6 миллиардов лет назад, сколько и сейчас. Если это подтвердится, это предполагает гораздо более тесное взаимодействие между темной и нормальной материей, чем считалось ранее. Ученые также обнаружили, что целых 4 из 10 галактик вышли из равновесия. Эти результаты проливают новый свет на то, как формируются и развиваются галактики, поскольку Вселенная составляла только половину своего нынешнего возраста.
«Это может означать, что столкновения и слияния важны для формирования и эволюции галактик», - сказал Франсуа Хаммер, Парижская обсерватория, Франция, и один из руководителей команды.
Ученые были заинтересованы в том, чтобы выяснить, как галактики, которые находятся далеко - таким образом, они были такими, какими они были, когда Вселенная была моложе, - превратились в близлежащие. В частности, они хотели изучить важность темной материи в галактиках.
«Темная материя, составляющая около 25% Вселенной, - это простое слово для описания того, чего мы действительно не понимаем», - сказал Гектор Флорес, один из лидеров. «Из рассмотрения того, как вращается галактика, мы знаем, что темная материя должна присутствовать, иначе эти гигантские структуры просто растворились бы».
В близлежащих галактиках и в нашем собственном Млечном Пути по этому вопросу астрономы обнаружили, что существует связь между количеством темной материи и обычных звезд: на каждый килограмм материала в звезде приходится примерно 30 килограммов темной материи. Но сохраняется ли эта связь между темной и обычной материей в прошлом Вселенной?
Это потребовало измерения скорости в разных частях далеких галактик, довольно сложный эксперимент: предыдущие измерения действительно были неспособны исследовать эти галактики в достаточных деталях, так как они должны были выбрать одну щель, то есть одно направление, по всей галактике.
Ситуация изменилась с появлением многообъектного спектрографа GIRAFFE, который теперь установлен на 8,2-метровом телескопе Kueyen Unit очень большого телескопа ESO (VLT) в Паранальской обсерватории (Чили).
В одном режиме, известном как «3-D спектроскопия» или «интегрированное поле», этот прибор может получать одновременные спектры меньших областей протяженных объектов, таких как галактики или туманности. Для этого 15 развертываемых оптоволоконных пучков, так называемые интегральные полевые модули (IFU), ср. ESO PR 01/02, используются для тщательных измерений далеких галактик. Каждый IFU представляет собой микроскопическую современную матрицу двумерных линз с апертурой 3 x 2 arcsec2 на небе. Это как глаз насекомого, с двадцатью микролинзами, соединенными с оптическими волокнами, ведущими свет, зарегистрированный в каждой точке поля, к входной щели спектрографа.
«ЖИРАФ на VLT ESO - единственный инструмент в мире, который способен одновременно анализировать свет, исходящий от 15 галактик, покрывающих поле зрения, почти равное полнолунию», - сказал Матье Пух, ведущий автор одной из статей, представляющих Результаты. «Каждая галактика, наблюдаемая в этом режиме, расщепляется на непрерывные меньшие области, где спектры получают одновременно».
Астрономы использовали GIRAFFE для измерения полей скоростей нескольких десятков далеких галактик, что привело к удивительному открытию, что до 40% далеких галактик были «несбалансированными» - их внутренние движения были очень нарушены - возможный признак того, что они по-прежнему показывая последствия столкновений между галактиками.
Когда они ограничились только теми галактиками, которые, по-видимому, достигли своего равновесия, ученые обнаружили, что связь между темной материей и содержанием звезд, по-видимому, не развивалась в течение последних 6 миллиардов лет.
Благодаря своему исключительному спектральному разрешению, GIRAFFE также впервые позволяет изучать распределение газа в зависимости от его плотности в таких далеких галактиках. Наиболее впечатляющие результаты показывают возможный отток газа и энергии, вызванный интенсивным звездообразованием в галактике, и гигантскую область очень горячего газа (область HII) в галактике, находящейся в равновесии, которая производит много звезд.
«Такая техника может быть расширена для получения карт многих физических и химических характеристик далеких галактик, что позволяет нам подробно изучить, как они собирали свою массу в течение всей своей жизни», - сказал Франсуа Хаммер. «Во многих отношениях GIRAFFE и его многоцелевой полевой режим дают нам первое представление о том, что будет достигнуто с будущими чрезвычайно большими телескопами».
Источник: ESO News Release
