Представьте себе, что у Вселенной есть свой свод правил, некая «космическая конституция». И вот одно из ее незыблемых, как нам казалось, положений гласит: чтобы построить галактику, нужен солидный фундамент из темной материи. Этот невидимый каркас своей гравитацией собирает газ, из которого потом рождаются звезды. Без него — никак. Особенно для галактик-малюток.
А теперь… а теперь астрономы нашли FCC 224. Галактику, которая, похоже, эти правила просто игнорирует. И это, знаете ли, заставляет чесать в затылке даже самых опытных космологов.
Давайте начистоту. Мы до сих пор точно не знаем, что такое темная материя. Видеть ее мы не можем, пощупать — тем более. О ее существовании мы судим лишь по гравитационным эффектам: она заставляет звезды в галактиках вращаться быстрее, чем должно быть по расчетам, она искривляет свет от далеких объектов. В общем, ведет себя как невидимый кукловод, дергающий за ниточки Вселенной.
И вот стандартная модель говорит: именно эта невидимая субстанция — основа всего. Она как бы «притягивает» обычное вещество, позволяя ему собраться в плотные структуры — галактики. Для карликовых галактик, у которых собственной гравитации маловато, темная материя считалась просто жизненно необходимой. Иначе их скромные звездные запасы давно бы разлетелись в разные стороны.
И тут на сцену выходит наша героиня — FCC 224. Обнаружили ее на задворках скопления Печи (это такое большое собрание галактик), примерно в 60-65 миллионах световых лет от нас. Не ближний свет, конечно.
Сама по себе FCC 224 — штука довольно невзрачная. Относится к классу ультрадиффузных галактик. Это значит, что она очень большая по размеру, но звезды в ней распределены крайне редко, она как бы «размыта» в пространстве. Но самое интересное — не снаружи, а внутри.
А внутри у нее — сюрприз! На удивление богатое собрание шаровых скоплений. Это такие плотные, древние «шары» из сотен тысяч звезд. Обычно подобные скопления любят «сидеть» в глубокой гравитационной яме, которую для них любезно создает темная материя. А у FCC 224… этой ямы, похоже, почти нет! По крайней мере, в центральных областях галактики. Как так?
Вы спросите: а как ученые вообще поняли, что там нет темной материи? Ведь она невидима! Ответ кроется в движении звезд и тех самых шаровых скоплений.
Тут в дело вступили настоящие титаны астрономической техники. Сначала Космический телескоп Хаббл помог детально рассмотреть и пересчитать эти необычно многочисленные шаровые скопления (за это спасибо исследованию под руководством Йименг Танга). А затем команда под руководством Марии Луизы Буццо использовала один из самых мощных наземных телескопов — Обсерваторию Кека на Гавайях — и ее хитрый инструмент KCWI.
Представьте себе KCWI как сверхточный «измеритель скорости» для космических объектов. Он может уловить малейшие движения звезд и скоплений внутри галактики. И что же он показал в FCC 224? А показал он, что звезды и скопления там движутся, ну, скажем так, довольно спокойно и упорядоченно. «Разброс» их скоростей (ученые называют это умным словом «дисперсия скоростей») оказался аномально низким.
А теперь — физика на пальцах: чем больше масса внутри галактики (включая темную материю), тем сильнее ее гравитация, и тем быстрее и хаотичнее должны двигаться звезды. Низкая дисперсия скоростей — это прямой сигнал: гравитации маловато! Значит, и темной материи там либо нет совсем, либо ее ничтожно мало по сравнению с тем, что предсказывают модели.
Честно говоря, слухи о галактиках-«отщепенцах» без темной материи ходили и раньше. Пару лет назад астрономическое сообщество взбудоражили сообщения о галактиках DF2 и DF4 в группе NGC 1052, которые тоже выглядели подозрительно «легкими». Правда, вокруг тех открытий до сих пор идут споры.
Но FCC 224 — это совсем другая история. Она находится совершенно в другом месте Вселенной, в другом скоплении галактик. И это чертовски важно! Это намек на то, что феномен «безтемноматериальных» галактик — не какая-то уникальная флуктуация в одном конкретном уголке космоса, а, возможно, более распространенное явление, чем мы думали.
Хорошо, допустим, FCC 224 действительно почти лишена темной материи. Но как такое могло произойти? Как она умудрилась сформироваться или выжить без этого критически важного, как считалось, компонента?
У ученых есть несколько идей, но пока это больше похоже на гадание на кофейной гуще. Одна из рабочих гипотез — сценарий «карлика-пули». Звучит интригующе, правда? Суть вот в чем: возможно, когда-то давно FCC 224 на огромной скорости столкнулась с другой галактикой или пролетела сквозь облако горячего межгалактического газа. При таком «космическом ДТП» темная материя, которая слабо взаимодействует сама с собой и с обычным веществом, могла продолжить движение по инерции, а вот звезды и газ (обычное вещество) испытали бы торможение и сопротивление. В результате темная материя и видимая часть галактики могли попросту разделиться. Этакий гравитационный стриптиз.
Звучит логично? Вполне. Но чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу, нужны дополнительные наблюдения и детальное моделирование. Пока это лишь красивая идея.
И вот тут мы подходим к самому интересному. Открытие FCC 224 (и ее потенциальных «сестер») ставит под сомнение одну из фундаментальных догм современной космологии. А так ли уж незаменима темная материя для формирования и эволюции всех галактик без исключения?
Может быть, стандартный «рецепт» Вселенной допускает варианты? Или, возможно, мы пока не до конца понимаем саму природу темной материи и то, как она взаимодействует с обычным веществом в экстремальных условиях галактических столкновений?
Каждый такой «неправильный» объект, как FCC 224, — это ценнейший источник информации, заставляющий пересматривать устоявшиеся теории.
Одно ясно точно: история FCC 224 только начинается. Астрономы уже планируют новые, еще более детальные наблюдения этой загадочной галактики. И, конечно же, теперь они с удвоенной энергией будут искать другие подобные объекты в разных уголках Вселенной.
Чем больше таких «космических бунтарей» удастся найти и изучить, тем ближе мы подойдем к разгадке одной из величайших тайн космоса — роли темной материи в жизни галактик. Возможно, мы стоим на пороге пересмотра самих основ нашего понимания Вселенной. А пока… пока космический детектив продолжается, и главные открытия, как всегда, еще впереди. Согласитесь, это захватывающе!