Звездный поток из шарового скопления нашелся вне Млечного Пути

Астрономы впервые обнаружили звездный поток у шарового скопления вне Млечного Пути. Он возник из звезд, сорванных с шарового скопления приливными силами ультратусклой галактики UGC 9050-Dw1, и позволил наложить ограничения на массу гало темной материи. Статья опубликована в журнале Nature.

Звездные потоки образуются во время тесных взаимодействий и слияний галактик и представляют собой остатки галактик или шаровых скоплений, растянутых и разрушающихся под действием приливных сил. Подобные объекты позволяют реконструировать процесс роста галактик за счет аккреции других систем. В частности, Млечный Путь за более чем десять миллиардов лет своего существования поглотил не одну галактику (например, раз и два). В случае звездных потоков, связанных с шаровыми скоплениями, астрономы получают в свое распоряжение хороший инструмент для отслеживания и оценки массы гало и субгало темной материи малых масс, что, в свою очередь, необходимо для понимания содержания темной материи в тусклых и карликовых галактиках. Однако до сих пор подобные потоки наблюдались только в нашей галактике.

Группа астрономов во главе с Джули Киль Холм (Julie Kiel Holm) и Сарой Пирсон (Sarah Pearson) из Копенгагенского университета сообщила об открытии первого внегалактического звездного потока, связанного с шаровым скоплением. Открытие сделано в ходе анализа данных наблюдений за ультратусклой галактикой UGC 9050-Dw1, проведенных при помощи наземного телескопа CFHT и космического телескопа «Хаббл».

UGC 9050-Dw1 впервые заметили в 2005 году, эта карликовая галактика связана с более крупной спиральной галактикой UGC 9050 и расположена в 115 миллионах световых лет от Солнца. Система богата шаровыми скоплениями и демонстрирует необычную морфологию и следы вспышки звездообразования, что интерпретируется как потенциальный результат редкого слияния карликовых галактик.

На снимках галактики ученые заметили тонкую структуру, похожую на звездный поток, и связанного с ним кандидата в шаровые скопления. Они находятся на проекционном расстоянии около 8,15 тысячи световых лет от центра галактики. Обнаруженная структура не является артефактом наблюдений, результатом обработки снимков или случайным наложением структур с точки зрения земного наблюдателя. Данные моделирований и сравнение цветов потока и кандидата в скопления говорят в пользу их связи и не выявляют связи потока с самой галактикой.

Структуру назвали Оясио — в честь Курильского течения. Ее ширина заметно меньше, чем у любого звездного потока, связанного с карликовыми галактиками, а длина — примерно 6,5 тысяч световых лет. Стоит отметить, что на снимках наблюдается самая плотная часть звездного потока. Само скопление обладает верхним пределом по массе в 2,5 × 10⁶ масс Солнца, что сопоставимо с шаровыми скоплениям в Туманности Андромеды и меньше, чем масса скопления Омега Центавра в Млечном Пути. 

Исследователи пришли к выводу, что поток образован из звезд, сорванных со скопления приливными силами со стороны галактики. Кроме того, удалось получить первое ограничение на массу гало темной материи, основанное на звездном потоке в ультратусклой галактике: M₂₀₀ (масса, в пределах которого средняя плотность скопления в 200 раз превышает критическую плотность Вселенной на красном смещении скопления) составляет 10^11,63 масс Солнца. Полная масса галактики М₂₀₀, включающая в себя и звезды, оценивается в  1,56 × 10¹¹ масс Солнца, что близко к массе галактики-спутника Млечного Пути Большого Магелланова Облака. Таким образом, UGC 9050-Dw1 обладает массивным гало темной материи. Ожидается, что если удастся найти другие подобные потоки, то ученые получат хороший метод определения профилей массы и плотности темной материи у ультратусклых галактик. 

Порой звездные потоки обнаруживаются совершенно случайно — так, например, произошло во время ввода в эксплуатацию телескопа Рубин.