Европейский чрезвычайно большой телескоп (ELT), первый свет которого запланирован на март 2029 года, может получить инструмент для изучения ультрадиффузных галактик и их тёмной материи. Исследование в журнале New Astronomy показывает, что спектрограф NEXUS@SHARP позволит одновременно наблюдать множество шаровых скоплений вокруг таких галактик и оценивать свойства их гало.
Почему ультрадиффузные галактики необычны
Ультрадиффузные галактики (UDG) по размерам могут быть сопоставимы с Млечным Путём, но содержат в тысячи раз меньше звёзд. Их звёзды распределены по большому объёму, поэтому сами галактики очень тусклые. Это плохо согласуется с ожидаемой связью между размером галактики и окружающего её гало тёмной материи.
Один из способов разобраться в природе UDG — изучить шаровые скопления. Они ярче своих галактик-хозяев и простираются дальше от их центра, благодаря чему помогают исследовать внешние области гало. Кроме того, количество шаровых скоплений примерно связано с массой гало: чем оно массивнее, тем больше таких объектов может содержать галактика.
Что даст NEXUS@SHARP
NEXUS@SHARP — предложенная система, объединяющая спектрограф высокого углового разрешения SHARP и многoобъектный спектрограф NEXUS. Последний сможет получать данные сразу о нескольких шаровых скоплениях. Инструмент планируют устанавливать на ELT с его сегментированным главным зеркалом диаметром 39,3 метра.
Спектры скоплений позволят определить их лучевые скорости, возраст и металличность. Скорости нужны для оценки динамической массы галактики — количества вещества, необходимого, чтобы удерживать скопления на орбитах. Вторую оценку можно получить по общему числу шаровых скоплений. Сопоставление двух методов даст возможность проверить, насколько массивно гало UDG относительно её звёздного содержимого.
Авторы исследования считают, что NEXUS сможет изучать популяции шаровых скоплений в ультрадиффузных галактиках на расстояниях до 60–70 мегапарсеков, затрачивая на одну программу несколько часов наблюдений ELT. Это позволит исследовать не единичные объекты, а более крупную выборку галактик.
Два сценария формирования
Первый сценарий предполагает, что UDG — это «неудавшиеся» массивные галактики, в которых звездообразование прекратилось на раннем этапе. Тогда у них должны быть старые, красные и бедные металлами звёздные популяции, необычно богатые скопления и массивные гало тёмной материи.
Согласно второму сценарию, UDG — это раздувшиеся карликовые галактики. В этом случае они должны быть более голубыми, дольше формировать звёзды, а их содержание тёмной материи и количество шаровых скоплений будут ближе к обычным карликовым галактикам.
Если обе оценки массы окажутся высокими, это будет аргументом в пользу сценария «неудавшейся» массивной галактики. Низкие и согласующиеся оценки поддержат идею о раздувшейся карликовой галактике. Если же динамическая масса окажется низкой, а оценка по числу скоплений — высокой, это может указывать на необычно низкую эффективность формирования шаровых скоплений под влиянием условий окружающей среды.
NEXUS@SHARP пока существует только как концепция. Если инструмент будет создан, его наблюдения помогут уточнить историю ультрадиффузных галактик и проверить, насколько хорошо космологическая модель ΛCDM описывает их тёмные гало.
