Перший зоряний потік з кулястого скупчення знайдено за межами Чумацького Шляху

Вперше в історії астрономи виявили зоряний потік, що походить від кулястого скупчення, у галактиці за межами Чумацького Шляху. Це слабкий «хвіст» зірок, які припливні сили виривають з кулястого скупчення в надрозсіяній галактиці UGC 9050-Dw1, розташованій за 115 мільйонів світлових років від нас. Результати дослідження, опубліковані в серпні 2026 року в журналі Nature командою під керівництвом аспірантки Джулі Кіль Гольм з Інституту Нільса Бора та доцентки Сари Пірсон з DTU Space, відкривають нові спостережні горизонти та дають потужний інструмент для вивчення темної матерії в далеких галактиках .

Чому це відкриття важливе

Хоча десятки потоків з кулястих скупчень відомі в Чумацькому Шляху (наприклад, GD-1, Palomar 5), жодного з них досі не було підтверджено в зовнішній галактиці . Це відкриття доводить, що метод вивчення зоряних потоків, який давно використовується для картографування темної матерії в нашій галактичній околиці, може працювати і в галактиках, віддалених на мільйони світлових років.

Зоряні потоки — це динамічно холодні структури: їхня тонка, когерентна форма надзвичайно чутлива до гравітаційних збурень з боку субгало темної матерії . Моделюючи форму потоку, дослідники можуть визначити геометрію та ступінь згущення гало темної матерії навколо галактики-господаря — те, що раніше було неможливо за межами Місцевої групи галактик .

Як потік знайшли в архівних даних «Габбла»

Потік було помічено на вже існуючих знімках, отриманих за допомогою камери ACS (Advanced Camera for Surveys) космічного телескопа «Габбл», які спочатку робилися для інших наукових цілей . Дослідницька група прочісувала архівні дані в пошуках ознак збуреної морфології навколо UGC 9050-Dw1 — галактики, яка вже була відома своєю надзвичайною кількістю кулястих скупчень (ідентифіковано близько 52 ± 12) та наявністю припливного плюму від попередніх взаємодій . Команда помітила витягнуту, тонку зоряну структуру, що тягнеться від одного з кулястих скупчень галактики, що повністю відповідає ознакам припливного потоку . Астрофізик з Північно-Західного університету Кетрін Філдер брала участь у попередній роботі з вивчення популяції кулястих скупчень цієї галактики .

UGC 9050-Dw1 — це надрозсіяна галактика (UDG, англ. ultra-diffuse galaxy), тобто галактика з дуже низькою поверхневою яскравістю. Вона містить надзвичайно багато кулястих скупчень: приблизно 20% її загального світла походить саме від цих щільних зоряних скупчень .

Як зоряні потоки допомагають вивчати темну матерію

Морфологія зоряного потоку — його ширина, викривлення, а також будь-які розриви чи звивини вздовж нього — безпосередньо кодує інформацію про гравітаційне поле, крізь яке він рухається . Якщо темна матерія є «холодною» та згущеною, потоки будуть збурюватися численними маломасивними субгало, створюючи характерні розриви та перегини. Якщо темна матерія є теплою або має інші властивості, популяція субгало змінюється, що призводить до інших форм потоків. Моделюючи спостережуваний потік у UGC 9050-Dw1, команда почала тестувати моделі темної матерії на відстанях, які раніше вважалися неможливими .

Використовуючи генеративний метод моделювання під назвою X-Stream, команда безпосередньо підігнала динамічні моделі до форми потоку, щоб визначити масу кулястого скупчення-попередника, і представила перше обмеження на властивості гало темної матерії для надрозсіяної галактики, отримане на основі аналізу потоку . Ця робота свідчить про те, що UGC 9050-Dw1 має гало темної матерії з певними структурними властивостями .

Прийдешня революція: «Роман», «Евклід» та «Рубін»

Дослідники очікують, що це відкриття — лише початок. Майбутні місії кардинально розширять пошуки:

• Космічний телескоп імені Ненсі Ґрейс Роман (NASA) — з його 200-мегапіксельною ширококутною камерою він зможе оглядати цілі сусідні галактики за один знімок, фіксуючи тонкі зоряні потоки, для вивчення яких «Габблу» знадобилися б сотні зображень . «Роман» спеціально спроектований для вивчення зоряних потоків, і, за прогнозами, знайде десятки потоків з кулястих скупчень у зовнішніх галактиках . У статті NASA Science зазначається, що «Роман» «буде чудовим інструментом для виявлення тонких зоряних потоків» за межами Чумацького Шляху .
• «Евклід» (ESA) — його широкий огляд в оптичному та ближньому інфрачервоному діапазонах картографуватиме позагалактичні припливні структури на великих ділянках неба, доповнюючи глибші прицільні спостереження «Романа» .
• Обсерваторія імені Віри Рубін (LSST) — симуляції показують, що лише LSST зможе спостерігати 1000 або більше зірок у 40–100 потоках з кулястих скупчень за межами Чумацького Шляху .

Проєкти, що фінансуються Європейською дослідницькою радою (ERC), такі як BeyondSTREAMS та EXTRADARK, вже готують теоретичні основи, необхідні для інтерпретації величезної кількості даних про потоки, які надходитимуть з цих установок .

Разом ці обсерваторії перетворять невелику кількість відомих позагалактичних потоків на статистичну вибірку, що дасть змогу проводити точні вимірювання темної матерії для широкого спектру типів галактик та середовищ .