Введение

Совсем недавно астрономы сделали потрясающее открытие, обнаружив два облака водорода вблизи известной галактики М51, известных также как Спиральная галактика. Эти облака, которые были обнаружены с помощью радиотелескопа FAST в Китае, обладают уникальными характеристиками, которые ставят под сомнение наше понимание формирования галактик. В данной статье мы рассмотрим детали этого открытия, его значение и возможные последствия для астрономии.

Обнаружение таинственных облаков

В ходе исследований, результаты которых были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics, астрономы обнаружили два облака водорода, каждое из которых содержит примерно 3 миллиона солнечных масс водорода. Уникальность этих облаков заключается в том, что у них нет обнаруживаемых оптических составляющих, что делает их настоящими «звездными призраками».

Теория формирования структур во Вселенной

Согласно стандартной модели ΛCDM (Лямбда холодная темная материя), структурное формирование во Вселенной происходит иерархически. Сначала образуются небольшие темно-матерные гало, которые затем сливаются, образуя более крупные гало и галактики. Однако не каждое темно-матерное гало становится галактикой; различные процессы могут подавлять образование звезд при недостаточно малых массивах.

• Если гравитационный потенциал гало слаб, звезды могут не образовываться.
• Если газ недостаточно плотный и холодный, он не сможет сколлапсировать в звезды.
• Газ может нагреваться ультрафиолетовым фоном, состоящим из рассеянного излучения квазаров и звезд по всей Вселенной.

Эти факторы приводят к образованию темно-матерных гало, содержащих нейтральный водород, но практически не имеющих звезд.

Облака RELHIC: новое открытие

Исследование, возглавляемое Циньцзе Ченем из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук, проверило гипотезу о том, что небольшое темно-матерное гало могло сохранить газ после космической реонизации, но не сформировало звезд из-за нагрева ультрафиолетовым излучением. Эти облака получили название RELHIC (ограниченные реонизацией облака H I).

Критерии классификации

Чтобы облако могло быть классифицировано как RELHIC, оно должно отвечать следующим условиям:

• Компактное, примерно сферическое строение.
• Узкие спектральные линии с скоростями около 20 км/с.
• Отсутствие звездного компонента, обнаруживаемого на оптических длинах волн.

Модель ΛCDM предсказывает наличие огромного количества маломасштабных темно-матерных гало, однако до сих пор было идентифицировано лишь несколько таких облаков без звезд.

Два облака, прошедшие испытание

В ходе поиска сигналов на радиоволнах 21 см, которые являются характерными для нейтрального водорода (H I), исследователи использовали данные из опроса FEASTS, проводимого телескопом FAST. Из 55 галактик в выборке FEASTS лишь два объекта—Облако N и Облако S—соответствовали условиям для облаков водорода.

Оба облака имеют массу водорода примерно 3 миллиона солнечных масс и общую массу гало около 3,7 миллиарда солнечных масс. Такое соотношение между массой газа и общей массой гало совпадает с теоретическими предсказаниями для подобных систем. Исследователи отмечают, что оба облака соответствуют рамкам RELHIC.

Загадка взаимодействия с галактикой М51

Интересно, что оба облака расположены на расстоянии около 70-90 кпк (228,000–293,000 световых лет) от центра М51. Учитывая, что М51 является известной системой взаимодействующих галактик, исследователи рассматривают возможность того, что Облака N и S могут быть остатками приливного взаимодействия.

Хотя исследователи не могут полностью исключить возможность, что облака являются остатками взаимодействия между галактиками в системе М51, требуются более детальные радионаблюдения, чтобы выяснить, действительно ли эти объекты представляют собой звезды без темно-матерных гало или остатки галактического столкновения.

Заключение

Открытие этих двух облаков водорода без звезд предлагает новые горизонты для понимания формирования звезд и галактик во Вселенной. Эти результаты подчеркивают необходимость дальнейших исследований и наблюдений, чтобы выяснить природу и происхождение таких таинственных объектов. Открытия, подобные этому, не только обогащают наше знание о Вселенной, но и продолжают вызывать множество вопросов, на которые астрономы стремятся найти ответы.