Первый научный свет Чрезвычайно большого телескопа (ELT) ожидается в марте 2029 года. Один из проектируемых для него инструментов - NEXUS@SHARP - может стать ключом к пониманию природы ультрадиффузных галактик (UDG). Это тусклые и очень разреженные звёздные системы, которые бросают вызов общепринятой модели космологии - лямбда-CDM (модель, объединяющая холодную тёмную материю и ускоренное расширение Вселенной).

Ультрадиффузные галактики по размеру сопоставимы с Млечным Путём, но содержат в тысячи раз меньше звёзд. Их существование плохо согласуется с ожиданиями: считается, что размер галактики определяется её гало тёмной материи, однако наблюдаемые UDG выглядят слишком раздутыми для своих гало. Чтобы разобраться, астрономы изучают шаровые скопления - плотные группы старых звёзд, которые обычно ярче и компактнее самих UDG и могут служить маяками для измерения массы и истории формирования галактик.

Проблема в том, что нынешние спектрографы недостаточно чувствительны, чтобы детально изучать шаровые скопления вокруг далёких UDG. В статье, опубликованной в журнале New Astronomy, группа под руководством Марко Мирабиле из Итальянского национального института астрофизики (INAF-OAAb) и Высшей школы передовых исследований (GSSI) предлагает решение. NEXUS@SHARP - это мультиобъектный спектрограф ближнего инфракрасного диапазона, который сможет одновременно наблюдать множество шаровых скоплений с высоким пространственным разрешением.

Авторы показывают, что с помощью NEXUS@SHARP можно будет эффективно характеризовать население шаровых скоплений в UDG на расстояниях до 60-70 мегапарсек всего за несколько часов наблюдений на ELT. Это позволит измерить скорости скоплений и их химический состав, а значит, получить независимые оценки массы тёмного гало и восстановить историю звездообразования.

Исследователи рассматривают два сценария формирования UDG. Согласно первому, это неудавшиеся массивные галактики, которые рано перестали образовывать звёзды, но сохранили массивное гало тёмной материи. Такие объекты должны быть красными, старыми, бедными металлами и богатыми шаровыми скоплениями. Второй сценарий: UDG - это раздутые карликовые галактики с низкой массой, которые по какой-то причине расширились в пространстве. Они должны быть голубее, иметь более длительную историю звездообразования и содержание тёмной материи, типичное для карликов.

Сравнивая динамическую массу (по скоростям скоплений) и массу, оценённую по количеству шаровых скоплений, астрономы смогут различить эти сценарии. Если обе оценки высоки и совпадают, это поддержит первый сценарий; если низки - второй. Если же динамическая масса окажется низкой, а число скоплений большим, это укажет на необычайно эффективное формирование скоплений под влиянием окружающей среды.

Пока NEXUS@SHARP существует лишь как концепция, и статья обосновывает необходимость его создания. Если инструмент будет построен, он поможет либо подтвердить, либо опровергнуть предсказания лямбда-CDM для ультрадиффузных галактик. Как отмечают авторы, систематические спектроскопические обзоры шаровых скоплений в таких тусклых системах станут мощным инструментом для ограничения каналов формирования самых неуловимых галактик местной Вселенной.

Источник: Phys.org