Астрономы обнаружили возле знаменитой галактики Водоворот (англ. Whirlpool galaxy, в астрономических справочниках обозначается как М51A или NGC 5194) два необычных облака нейтрального водорода. Они выглядят так, будто космос «забыл» добавить в них главное украшение галактик — звезды. Облака получили пока обозначения Cloud N и Cloud S (Северное и Южное) и могут оказаться гипотетическими беззвездными гало темной материи. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Космические призраки
Оба объекта обнаружил китайский радиотелескоп FAST в рамках обзора FEASTS. Исследователи искали характерный сигнал нейтрального водорода на длине волны 21 см. Из 55 изученных галактик подходящими кандидатами оказались только два облака.
Каждое содержит примерно 3 млн масс Солнца (3*106 M⊙) в виде водорода. При этом общая масса окружающих гало оценивается примерно в 3,7 *109 M⊙. Облака находятся на расстоянии около 70–90 кпк, то есть примерно 228–293 тыс. световых лет от центра М51.
Самое любопытное начинается дальше: в оптическом диапазоне внутри облаков не удалось обнаружить звезд. Светимость звездного компонента, если он вообще там есть, оказалась ниже 100 тыс. солнечных светимостей. Этого крайне мало для столь крупных объектов.
Именно такое сочетание свойств соответствует гипотетическому классу объектов RELHIC (reionization-limited H I cloud) — облакам нейтрального водорода, чье развитие было заторможено реионизацией ранней Вселенной. Согласно этой модели, небольшое гало темной материи могло сохранить газ, но ультрафиолетовое излучение нагрело его настолько, что газ не смог достаточно охладиться и сжаться для рождения звезд.
Два кандидата — еще не две «темные галактики»
Исследователи специально не спешат объявлять находку сенсацией. У М51A есть важная особенность: она является центром системы из нескольких галактик-компаньонов меньшей массы. Поэтому Cloud N и Cloud S могут быть не древними беззвездными гало, а обломками, оставшимися после гравитационного взаимодействия участников кластера M51.
Особенно интересно облако Cloud N: у него определяется градиент скорости. Такая деталь способна помочь отличить самостоятельное гало темной материи от вещества, вытянутого из галактики приливными силами.
Если объекты действительно окажутся облаками RELHIC, они станут уникальным примером предсказанных космологическими моделями систем, в которых темная материя есть, водород есть, а звезд почти нет. Если же выяснится, что это приливные обломки, находка все равно расскажет больше о бурной жизни М51 и ее соседей.
Облака Cloud N и Cloud S хорошо согласуются с моделью RELHIC, но окончательно подтвердить их природу смогут только будущие высокоразрешающие радионаблюдения.
Интересно, что похожая история уже случалась с другим объектом — FAST J0139+4328. Как ранее писал Hi-Tech Mail, его сначала приняли за возможную «темную» галактику без звезд, но глубокие оптические наблюдения выявили слабый звездный компонент. Объект оказался карликовой галактикой с крайне низкой поверхностной яркостью и необычно большим запасом газа.
А М51 недавно уже оказывалась в центре внимания: в материале Hi-Tech Mail со ссылкой на данные телескопа Euclid было показано, что в группу Водоворот входят еще шесть карликовых галактик. Исследование, о котором мы только что рассказали, добавляет к этой космической компании еще две загадочные сущности, природу которых ученым предстоит установить.