Астрономы представили убедительные доказательства существования карликовой галактики FCC 224, практически лишенной тёмной материи, что ставит под сомнение общепринятые космологические модели формирования галактик. Обнаружение этой галактики, расположенной на окраине скопления Fornax на расстоянии 60–65 миллионов световых лет от Земли, было сделано с использованием обсерватории им. В. М. Кека на Гавайях. Ранее подобные галактики с дефицитом тёмной материи и без активного звездообразования были зафиксированы лишь однажды в группе NGC 1052, что делает новое открытие особенно значимым, указывая на потенциальную распространённость подобных объектов во Вселенной.
Исследование необычной галактики проводилось в рамках двух взаимодополняющих работ. Первая была сосредоточена на уникальной системе шаровых звёздных скоплений FCC 224. Вторая работа анализировала содержание тёмной материи в галактике и возможные сценарии её формирования. Для оценки количества тёмной материи обычно используются шаровые скопления, однако FCC 224 демонстрирует аномальное обилие ярких скоплений при явном недостатке тёмной материи, по крайней мере, в её внутренних областях. По словам авторов, ни одна из существующих моделей формирования галактик в рамках стандартной космологической парадигмы на данный момент не может объяснить происхождение подобного объекта.
Пример моделирования галактики FCC 224 в программе GALFIT. Четыре изображения слева направо показывают: исходный снимок, снимок с маской (области, которые не учитывались в расчётах), созданную модель галактики, разницу между реальными данными и моделью. Для наглядности здесь показан фрагмент размером в три радиуса галактики, но полный анализ проводился по всему снимку (~? размера лунного диска). Источник: The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adae11
В исследовании для определения содержания тёмной материи в FCC 224 применялась спектроскопия высокого разрешения с использованием спектрографа Keck Cosmic Web Imager (KCWI) обсерватории Кека. Учёные сравнили FCC 224 с ранее обнаруженными карликовыми галактиками DF2 и DF4, лишёнными тёмной материи и расположенными в группе галактик NGC 1052, чтобы установить, относится ли FCC 224 к тому же классу объектов. Работа опиралась на первоначальные данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», которые показали, что FCC 224 обладает звёздными скоплениями, аналогичными скоплениям в других галактиках с дефицитом тёмной материи. Это позволяет предположить, что существует связь между определённым типом звёздных скоплений и недостатком тёмной материи, что противоречит традиционным моделям формирования галактик.
Высокое спектральное разрешение KCWI позволило с высокой точностью измерить движение вещества внутри галактики, что, в свою очередь, дало возможность оценить содержание тёмной материи. Возможности спектрографа позволили провести крайне точные измерения дисперсии скоростей внутри FCC 224. Измерения подтвердили чрезвычайно низкую дисперсию скоростей в галактике, что является характерным признаком дефицита тёмной материи. Иными словами, звёзды в FCC 224 движутся с необычайно малыми скоростями относительно друг друга, что не соответствует гравитационному влиянию, которое должна была бы оказывать тёмная материя, если бы она присутствовала в ожидаемом количестве.
Обе исследовательские группы подчёркивают необходимость дальнейших наблюдений для понимания механизмов формирования FCC 224. Одной из ведущих гипотез является сценарий «пули», предполагающий, что внешнее воздействие, такое как высокоскоростное столкновение, могло привести к разделению видимого вещества галактики и её тёмной материи. Однако для подтверждения этой теории требуются дополнительные данные. FCC 224 представляет собой важную отправную точку в усилиях по выявлению и изучению других галактик с дефицитом тёмной материи. Расширение выборки позволит уточнить понимание этих редких объектов и роли тёмной материи в формировании карликовых галактик.
Открытие FCC 224 за пределами группы NGC 1052 указывает на то, что галактики с дефицитом тёмной материи могут быть распространены гораздо шире, чем считалось ранее, поднимая фундаментальные вопросы о необходимости тёмной материи для формирования галактик в целом.
