Ультрадифузна галактики (УДГ), або Ультратемна галактика, — це галактика з надзвичайно низькою світністю. Перший такий об’єкт було відкрито у 1984 році в сусідньому скупченні скупченні Діви Еланом Сендиджем і Бруно Бінгджелі. Хоча ці галактики досліджувалися протягом багатьох років, сучасну назву вони отримали лише у 2015 році. Їх низька світність пояснюється відсутністю газу, необхідного для зореутворення, унаслідок чого такі галактики переважно складаються з дуже старих зоряних популяцій.

Галактики з настільки низькою світністю частіше трапляються у галактичних скупченнях, наприклад у скупченні Волосся Вероніки, ніж у менших галактичних групах. За розмірами ультрадифузні галактики подібні до Чумацького Шляху, однак їхня маса ближча до маси карликових галактик.

Походження ультрадифузних галактик досі є предметом наукових дискусій, проте вважається, що вони могли сформуватися або серед найперших галактик у Всесвіті, або під впливом приливних гравітаційних сил.

Характеристики Використовуючи дані огляду Dark Energy Survey, дослідники створили нову модель виявлення (UDGnet-DES), яка дозволяє знаходити кандидатів в ультрадифузні галактики на основі їхніх морфологічних характеристик.

Згідно з результатами моделі, ультрадифузні галактики можна поділити на два колірні типи:

блакитні UDG, із колірним індексом (g–i) менше ніж 0,6; червоні UDG, із колірним індексом (g–i) понад 0,6.

Також було встановлено, що за ефективною поверхневою яскравістю блакитні ультрадифузні галактики зазвичай є яскравішими за червоні. Середня поверхнева яскравість у дослідженні становила приблизно 25 зоряних величин на квадратну кутову секунду (mag arcsec⁻²).

На основі відкриттів, підтверджених у 2018 році, цей клас галактик включає обидві крайності вмісту темної матерії: Деякі УДГ майже повністю складаються з темної матерії (така галактика може мати розміри й масу, подібні до Чумацького Шляху, але вміст видимих зірок у ній становить лише 1 %), тоді як інші УДГ, навпаки, виглядають майже позбавленими темної матерії.

Приклади Деякі ультрадифузні галактики, знайдені у скупченні Волосся Вероніки, що знаходиться на відстані близько 330 мільйонів світлових років від Землі, мають діаметр і містять 1 % зірок Чумацького Шляху. Розподіл ультрадифузних галактик у скупченні Волосся Вероніки подібний до розподілу світних галактик. Це свідчить про те, що середовище скупчення позбавляє галактики газу, дозволяючи їм розміщуватися у скупченні так само, як і більш світним галактикам. Подібний розподіл у зонах з вищими приливними силами вказує на більшу частку темної матерії, яка утримує галактики разом під вищим тиском.

Dragonfly 44, ультрадифузна галактика в скупченні Волосся Вероніки, є одним із прикладів. Її вперше виявили під час спеціального огляду цього скупчення, спрямованого на пошук об’єктів із дуже низькою поверхневою яскравістю за допомогою багатолінзового оптичного телескопа Dragonfly Telephoto Array. Спостереження за швидкістю її обертання вказують на масу близько одного трильйона мас Сонця, що приблизно дорівнює масі Чумацького Шляху. Це також узгоджується з приблизно 90 кулястими скупченнями, виявлених навколо Dragonfly 44. Однак галактика випромінює лише 1 % світла, яке випромінює Чумацький Шлях. 25 серпня 2016 року астрономи повідомили, що Dragonfly 44 може майже повністю складатися з темної матерії. Однак пізніше кінематичні вимірювання з просторовим розділенням показали масу близько 160 мільярдів сонячних мас, що у шість разів менша за початкові оцінки, і на 1 порядок менша за масу Чумацького Шляху. Dragonfly 44 також належить до ультрадифузних галактик з найбільш низькою металічністю. Дослідження кулястих скупчень у Чумацькому Шляху та галактиці M87 показали, що зоряні популяції у внутрішньому ядрі Dragonfly 44 подібні до металобідних кулястих скупчень. Найновіші дослідження виявила 20 кулястих скупчень навколо галактики, що узгоджується з нещодавнім вимірюванням її маси. Відсутність рентгенівського випромінювання від галактики та її околиць також показує, що кількість кулястих скупчень не може бути такою великою, як стверджувалося раніше.

У 2018 році ті самі дослідники повідомили про відкриття ультрадифузної галактики NGC 1052-DF2, яка, згідно з вимірюваннями швидкостей приблизно десяти її кулястих скупчень, майже не містить темної матерії . Вони дійшли висновку, що це може поставити під сумнів деякі альтернативні теорії гравітації, такі як модифікована ньютонівська динаміка, якщо не враховувати ефект зовнішнього поля. Детальні симуляції в рамках модифікованої ньютонівської динаміки підтверджують, що NGC 1052-DF2 цілком відповідає теоретичним очікуванням.

У 2021 році повідомлялося, що ультрадифузна карликова галактика AGC 114905, розташована на відстані близько 250 мільйонів світлових років від Землі, майже не містить темної матерії. Однак цей висновок значною мірою ґрунтується на тому, що галактика має помірний нахил 32° між площинами диска і неба, визначеним за дещо овальною формою галактики. За допомогою детального моделювання AGC 114905 в альтернативній теорії гравітації, відомій як Модифікована ньютонівська динаміка, було показано, що дискова галактика з її властивостями може виглядати дещо овальною, навіть якщо дивитися на неї зверху через самогравітацію диска. У такому разі крива обертання може бути набагато вищою, а галактика може цілком відповідати теоретичним очікуванням. Завищений нахил малоймовірний, якщо в галактиках домінує темна матерія, бо тоді диск не самогравітаційний, тому він виглядав би майже круглим, якщо дивитися на нього фронтально.

Ще одним прикладом ультрадифузної галактики є Zangetsu. Це відносно нещодавно відкрита галактика з помітною асиметрією — вона має дещо витягнуту форму, а її морфологічні властивості неоднорідні. Zangetsu, ймовірно, не належить до жодного галактичного скупчення та є ізольованою галактикою. Вимірювання її поверхневої яскравості, профілю світності, оптичного кольору та спектрального енергетичного розподілу (SED) свідчать, що вона є пасивною (quiescent) галактикою, у якій майже не відбувається зореутворення. Її відкриття створює нові виклики для сучасних теорій формування ультрадифузних галактик.

Примітки