Враження художника про дві галактики, що стикаються. Кредит зображення: ESO Натисніть, щоб збільшити
Темна речовина - це загадкова речовина, на яку, здається, припадає 25% маси Всесвіту. Європейські астрономи виміряли кількість темної речовини в декількох галактиках і виявили, що значна частина їх знаходиться поза балансом; їх внутрішні рухи дуже порушені. Це означає, що багато галактик - аж 40% - останнім часом пройшли через злиття чи близькі зіткнення.
Вивчаючи кілька десятків далеких галактик, міжнародна команда астрономів виявила, що галактики мали таку саму темну речовину щодо зірок 6 мільярдів років тому, як і зараз. Якщо підтверджено, це говорить про набагато тіснішу взаємодію темної та нормальної матерії, ніж вважали раніше. Вчені також встановили, що цілих 4 з 10 галактик не врівноважені. Ці результати пролили нове світло на те, як утворюються та розвиваються галактики, оскільки Всесвіт була лише вдвічі меншою від її теперішнього віку.
"Це може означати, що зіткнення та злиття є важливими для формування та еволюції галактик", - сказав Франсуа Хаммер, Паризька обсерваторія, Франція та один з лідерів команди.
Вченим було цікаво дізнатись, як далекі галактики - таким чином їх бачили, коли Всесвіт був молодшим - перетворювались у сусідні. Зокрема, вони хотіли вивчити значення темної речовини в галактиках.
"Темна матерія, яка становить близько 25% Всесвіту, - це просте слово, щоб описати те, чого ми насправді не розуміємо", - сказав співавтор Гектор Флорес. "З огляду на те, як обертається галактика, ми знаємо, що повинна бути присутня темна матерія, оскільки в іншому випадку ці гігантські структури просто розчиняться".
У сусідніх галактиках, а також у нашому Чумацькому Шляху з цього питання, астрономи виявили, що існує залежність між кількістю темної матерії та звичайними зірками: на кожен кілограм матеріалу всередині зірки приблизно 30 кілограмів темної речовини. Але чи зберігається це співвідношення між темною та звичайною речовиною у минулому Всесвіту?
Це вимагало вимірювання швидкості в різних частинах далеких галактик, досить складний експеримент: попередні вимірювання справді не змогли дослідити ці галактики достатньо детально, оскільки їм довелося вибрати одну щілину, тобто один напрямок, по всій галактиці.
Все змінилось із наявністю багатооб'єктного спектрографа GIRAFFE, який зараз встановлений на 8,2-метровому телескопі Kueyen Unit в дуже великому телескопі ESO в Обсерваторії Паранал (Чилі).
В одному режимі, відомому як "3-D спектроскопія" або "інтегроване поле", цей прилад може отримувати одночасні спектри менших площ розширених об'єктів, таких як галактики або туманності. Для цього 15 розгорнутих пучків волокон, так звані інтегральні польові одиниці (IFU), пор. ESO PR 01/02, використовуються для проведення ретельних вимірювань віддалених галактик. Кожен IFU - це мікроскопічний, найсучасніший двовимірний масив лінз з отвором 3 x 2 arcsec2 на небі. Це як око комахи, з двадцятьма мікрооб'єктивами, сполученими з оптичними волокнами, що ведуть світло, записане у кожній точці поля, до вхідної щілини спектрографа.
"GIRAFFE на VLT ESO - єдиний у світі інструмент, який здатний одночасно аналізувати світло, що виходить з 15 галактик, що охоплюють поле зору, майже таке ж велике, як повний місяць", - сказав Матьє Пуеч, головний автор однієї з робіт, що представляють результати. "Кожна галактика, що спостерігається в цьому режимі, розбита на безперервні менші області, де спектри отримують одночасно".
Астрономи використовували GIRAFFE для вимірювання полів швидкості декількох десятків далеких галактик, що призвело до дивовижного відкриття, що аж 40% віддалених галактик були "не врівноважені" - їхні внутрішні рухи були дуже порушені - можливий знак того, що вони все ще показують наслідки зіткнень між галактиками.
Коли вони обмежилися лише тими галактиками, які, очевидно, досягли своєї рівноваги, вчені встановили, що зв’язок між темною речовиною та зоряним вмістом, схоже, не розвинувся протягом останніх 6 мільярдів років.
Завдяки вишуканому спектральному дозволу, GIRAFFE також дозволяє вперше вивчити розподіл газу як функцію його щільності в таких далеких галактиках. Найбільш вражаючі результати виявляють можливий відтік газу та енергії, зумовлений інтенсивним утворенням зірок у межах галактики та гігантською областю дуже гарячого газу (область ХІІ) у галактиці в рівновазі, яка виробляє багато зірок.
"Таку техніку можна розширити, щоб отримати карти багатьох фізико-хімічних характеристик далеких галактик, що дозволить нам детально вивчити, як вони збирали свою масу протягом усього свого життя", - сказав Франсуа Хаммер. "Багато в чому GIRAFFE та його багатоцілісний польовий режим дає нам перший смак того, що буде досягнуто майбутніми надзвичайно великими телескопами".
Оригінальне джерело: Новини ESO
