На этом изображении глубокого неба (слева) скрыта Uma3/U1, крохотная группа звезд (справа), связанных вместе собственной гравитацией (и, возможно, даже темной материей!) на орбите вокруг Млечного Пути. Фото: CFHT/S. Гвин (справа) / С. Смит (слева). Астрофизический журнал (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad0d9f
Команда астрономов под руководством Университета Виктории и Йельского университета обнаружила древнюю звездную систему, путешествующую вокруг нашей галактики, под названием Большая Медведица III / UNIONS 1 (UMa3/U1) — самый слабый спутник Млечного Пути с наименьшей массой, когда-либо обнаруженный, и, возможно, одна из наиболее известных систем с преобладанием темной материи.
Команда провела исследование на Гавайях, используя две обсерватории Маунакеа на острове Гавайи — обсерваторию В.М. Кека и канадско-французско-гавайский телескоп (CFHT), а также Институт астрономии Pan-STARRS Гавайского университета (панорамный обзорный телескоп и система быстрого реагирования). ) на Халеакале, Мауи; Результаты опубликованы в недавнем выпуске The Astrophysical Journal.
«UMa3/U1 расположен в созвездии Большой Медведицы, где находится Большой Ковш. Он находится на нашем космическом заднем дворе, условно говоря, примерно в 30 000 световых годах от Солнца», — говорит Саймон Смит, выпускник астрономии. студент Университета Виктории и ведущий автор исследования. «UMa3/U1 до сих пор избегал обнаружения из-за своей чрезвычайно низкой светимости».
Наблюдения показывают, что звездная система крошечная: всего около 60 звезд возрастом более 10 миллиардов лет и диаметром всего 10 световых лет. UMa3/U1 имеет чрезвычайно низкую массу: она в 16 раз превышает массу Солнца и в 15 раз менее массивна, чем самая слабая предполагаемая карликовая галактика.
UMa3/U1 был впервые обнаружен с использованием данных, полученных в ходе Ультрафиолетового ближнего инфракрасного оптического северного обзора (UNIONS) в CFHT и Pan-STARRS.
Затем команда более детально изучила звездную систему с помощью многообъектного спектрографа Deep Imaging обсерватории Кека (DEIMOS) и подтвердила, что UMa3/U1 является гравитационно-связанной системой, либо карликовой галактикой, либо звездным скоплением.
«В UMa3/U1 так мало звезд, что можно было бы с полным основанием задаться вопросом, является ли это просто случайной группой подобных звезд. Кек критически доказал, что это не так», — говорит соавтор Марла Геха, профессор астрономии и физики в Йельский университет. «Наши измерения DEIMOS ясно показывают, что все звезды движутся в космосе с очень одинаковыми скоростями и, похоже, имеют схожий химический состав».
«Удивительно, что предварительный разброс скоростей среди звезд в системе может поддержать вывод о том, что UMa3/U1 — это галактика с преобладанием темной материи — заманчивая возможность, которую мы надеемся изучить с помощью дополнительных наблюдений Кека», — говорит аспирант Йельского университета Уилл Черни. , второй автор исследования.
Удивительно, как этим звездам удавалось оставаться сплоченной группой. Одно из возможных объяснений состоит в том, что темная материя может удерживать их вместе.
«Объект настолько мал, что его долгосрочное выживание очень удивительно. Можно было бы ожидать, что суровые приливные силы диска Млечного Пути уже разорвали систему на части, не оставив никаких видимых остатков», — говорит Черни. «Тот факт, что система кажется неповрежденной, приводит к двум одинаково интересным возможностям. Либо UMa3/U1 — это крошечная галактика, стабилизированная большим количеством темной материи, либо это звездное скопление, которое мы наблюдали в особый момент перед его неминуемой гибелью. «
В первом сценарии достижение прямого подтверждения UMa3/U1 как слабой, древней спутниковой звездной системы, в которой доминирует темная материя, было бы захватывающим достижением, поскольку это поддержало бы предсказание ведущей теории происхождения Вселенной.
В рамках модели лямбда-холодной темной материи (LCDM) ученые предполагают, что когда галактики, подобные Млечному Пути, впервые образовались, в процессе сборки они создали гравитационное притяжение, которое привлекло сотни звездных систем-спутников, которые продолжают вращаться вокруг галактик сегодня.
Сопутствующее исследование о влиянии UMa3/U1 на теорию LCDM было принято к публикации в The Astrophysical Journal и доступно в формате препринта на сервере arXiv.
«Независимо от того, подтвердят или опровергнут будущие наблюдения тот факт, что эта система содержит большое количество темной материи, мы очень воодушевлены возможностью того, что этот объект может быть верхушкой айсберга — что он может быть первым примером нового класса чрезвычайно слабые звездные системы, которые до сих пор ускользали от обнаружения», — говорит Черни.
Убедительные доказательства наличия или отсутствия темной материи в UMa3/U1 являются ключом к определению того, является ли звездная система карликовой галактикой или звездным скоплением. Пока не станет ясна классификация, Большая Медведица III/СОЮЗ 1 имеет два названия. Сверхтусклые спутники Млечного Пути обычно называют в честь созвездия, в котором они обнаружены (в данном случае Большой Медведицы), тогда как сверхтусклые звездные скопления обычно называют в честь исследовательского проекта, в котором они были обнаружены (UNIONS).
Хотя идентичность этой звездной системы все еще неясна, UMa3/U1 открывает путь к новым перспективам в космологии.
«Это открытие может бросить вызов нашему пониманию формирования галактик и, возможно, даже определению понятия «галактика», — говорит Смит.
Информация от: обсерваторией В. М. Кека.
