거의 보이지 않는 은하가 암흑 물질 패러다임에 도전하다

카나리아 제도 천체물리학 연구소(IAC)의 연구원인 미레이아 몬테스(Mireia Montes)가 이끄는 천체물리학자 그룹이 지금까지 기록된 가장 크고 가장 널리 퍼진 은하를 발견했습니다. 해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 천문학과 천체물리학Gran Telescopio Canarias(GTC)와 Green Bank Radio Telescope(GBT)에서 얻은 데이터가 사용되었습니다.

누베(Nube)는 카나리아 제도 천체물리학 연구소(IAC)가 라 라구나 대학교(ULL) 및 기타 기관과 협력하여 이끄는 국제 연구팀이 발견한 거의 눈에 보이지 않는 왜소은하입니다.

이 이름은 해당 그룹 연구원 중 한 명의 5세 딸이 제안한 것으로, 몸이 퍼지는 모습에서 유래되었습니다. 표면 밝기가 너무 희미해서 마치 유령인 것처럼 하늘의 이 부분에 대한 이전의 다양한 조사에서 눈에 띄지 않았습니다. 그 이유는 별이 너무 퍼져서 “Nube”(스페인어로 “구름”)를 거의 감지할 수 없기 때문입니다.

새로 발견된 이 은하는 이전에 알려진 천체와 구별되는 일련의 특정한 특성을 가지고 있습니다. 연구팀은 노비가 다른 유형의 왜소은하보다 10배 약하지만 비슷한 수의 별을 포함하는 다른 천체보다 10배 더 무거운 왜소은하라고 추정합니다. 천문학을 조금 아는 사람에게 이것이 무엇을 의미하는지 보여주기 위해 이 은하계는 은하계 크기의 약 3분의 1 크기입니다. 은하수그러나 그 질량은 소마젤란운과 비슷하다.

다양한 망원경을 통해 찍은 누비아 은하의 사진. 크레딧: SDSS/GTC/IAC

IAC와 ULL의 연구원이자 이 기사의 첫 번째 저자인 미레야 몬테스(Mireya Montes)는 “현재 우리의 지식으로는 어떻게 그렇게 극단적인 특성을 가진 은하가 존재할 수 있는지 이해할 수 없습니다.”라고 설명합니다.

수년 동안 이 기사의 두 번째 저자인 Ignacio Trujillo는 SDSS 이미지를 기반으로 분석을 수행해 왔습니다.슬론 디지털 스카이 설문조사), Legado del IAC Stripe 82 프로젝트의 프레임워크에서 하늘의 특정 줄무늬. 데이터 검토 중 하나에서 그들은 연구 프로젝트를 설정하기에 충분히 흥미로워 보이는 희미한 패치를 발견했습니다.

다음 단계는 Gran Telescopio Canarias(GTC)의 다색, 매우 깊은 이미지를 사용하여 스캔의 이 패치가 일종의 오류가 아니라 매우 널리 퍼진 개체임을 확인하는 것이었습니다. 노비의 약점 때문에 노비의 정확한 거리를 가늠하기는 어렵다. 연구자들은 VLA(Very Large Array) 전파 망원경과 William Herschel 광학 망원경을 사용한 관측에도 불구하고 미국의 Green Bank Telescope(GBT)로 얻은 관측을 사용하여 Nobi의 거리를 3억 광년으로 추정했습니다. La Palma의 Roque de los Muchachos 천문대에 있는 WHT(WHT)는 이 거리가 올바른지 보여주는 데 도움이 될 것입니다. Ignacio Trujillo는 “만약 은하계가 더 가까워진다면 그것은 여전히 ​​매우 이상한 물체일 것이며 천체물리학에 큰 도전이 될 것입니다.”라고 말합니다.

현재의 암흑 물질 모델에 또 다른 도전이 있습니까?

일반적인 규칙은 은하의 내부 영역에 별의 밀도가 훨씬 더 높으며, 이 밀도는 중심에서 멀어질수록 급격히 감소한다는 것입니다. 그러나 Montes는 Nobi에서 “별의 밀도는 물체 전체에 걸쳐 거의 변하지 않기 때문에 매우 희미하며 GTC에서 매우 깊은 이미지를 얻을 때까지 잘 관찰할 수 없었습니다.”라고 말합니다. “

누비아 갤럭시. 이 그림은 배경 선택을 위해 컬러 사진과 흑백 사진을 조합한 것입니다. 출처: GTC/Mireya Montes

초보자는 천문학자들을 당황하게 만들었습니다. 첫눈에팀은 이상한 특성에 대한 상호 작용이나 기타 징후가 없다고 설명합니다. 우주론적 시뮬레이션은 다양한 시나리오를 기반으로 하더라도 우주의 “극단적인” 특성을 재현할 수 없습니다. “우리는 현재 받아들여지고 있는 우주론적 모델, 즉 차가운 암흑물질 모델 내에서 실행 가능한 설명 없이 남겨져 있습니다.”라고 Montes는 설명합니다.

차가운 암흑물질 모델은 우주의 대규모 구조를 재현할 수 있지만 Nobby와 같은 소규모 시나리오에서는 좋은 답을 제공할 수 없습니다. 우리는 다양한 이론적 모델이 어떻게 이를 재현할 수 없는지 보여주었으며 이는 현재까지 알려진 가장 극단적인 사례 중 하나입니다. 몬테스는 “이 은하계와 우리가 발견할 수 있는 유사한 은하계를 통해 우주를 이해하는 데 새로운 창을 열어줄 추가 증거를 찾을 수 있을 가능성이 있다”고 말했습니다.

Ignacio Trujillo는 “매력적인 가능성 중 하나는 Nube의 특이한 특성을 통해 암흑 물질을 구성하는 입자의 질량이 매우 작다는 사실을 보여준다는 것”이라고 말했습니다. 만약 그렇다면, 이 은하의 특이한 특성은 양자 물리학의 특성에 대한 증거로 작용할 것입니다. 그러나 은하 규모에서는 그렇습니다. 그는 결론을 내립니다. “만약 이 가설이 확인된다면, 그것은 더 작은 세계와 더 큰 세계를 통합하는 가장 아름다운 자연의 표현 중 하나가 될 것입니다.”

참고 자료: Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speeks, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, “대략 소마젤란 은하의 질량과 비슷한 암흑은하” Lee Kelvin과 Javier Roman, 2024년 1월 9일, 천문학과 천체물리학.
도이: 10.1051/0004-6361/202347667