– Небесную обсерваторию Нью-Мексико, расположенную в Национальном лесу «Линкольн». Установленные там несколько десятков дистанционно управляемых телескопов предоставляются в распоряжение полупрофессиональных астрономов со всей страны8.

А тем временем Доккум с Абраамом занимались привлечением к проекту студентов для изготовления оборудования, разработки программного обеспечения, обработки данных и анализа полученных результатов. Число объективов на одной монтировке быстро возросло с трех до восьми, потом до 10, а потом и до 24 – это уже был впечатляющий «многофасетчатый глаз». Вскоре группа изготовила второй купол и установила в нем второй 24-объективный инструмент.

По суммарной площади собирающей поверхности 48 телеобъективов эквивалентны одному виртуальному метровому телескопу, но при этом фокусное расстояние составляет всего 40 сантиметров. В результате получается невероятно светосильная оптическая система с относительным отверстием, равным 0,4, которая позволяет при коротких экспозициях регистрировать объекты очень низкой поверхностной яркости за короткое время, чего совершенно невозможно достичь при использовании одного линзового или зеркального объектива.

Часть многообъективной системы Dragonfly Telephoto Array в Небесной обсерватории Нью-Мексико

«Стрекоза», начатая как любительский проект, вскоре превратилась в новую крутую роботизированную обсерваторию, специально предназначенную для наблюдения малоисследованных исключительно низкоконтрастных астрономических объектов с низкой поверхностной яркостью. Поэтому неудивительно, что он практически сразу начал выдавать потрясающие научные результаты. На полученных снимках скопления галактик Волосы Вероники были обнаружены 47 очень слабых светлых пятнышек, подавляющее большинство которых ранее никем не наблюдались. В сообщении об этом открытии, опубликованном ван Доккумом и Абраамом с коллегами в 2015 году в The Astrophysical Journal Letters, эти объекты были названы ультрадиффузными галактиками, или коротко – УДГ9. Если они расположены на том же расстоянии, что и скопление Волосы Вероники (около 320 миллионов световых лет), то есть если УДГ являются его членами, то размеры у них такие же, как у нормальных галактик, а светимость в сотни раз меньше. Отсюда следует, что звезд в них не больше 1 % от количества, ожидаемого для галактик такого размера.

Последующие спектроскопические наблюдения одной из УДГ в скоплении Волосы Вероники (Dragonfly 44, DF44) на 10-метровом телескопе Кека на горе Мауна-Кеа на острове Гавайи подтвердили принадлежность галактики к скоплению10. На снимках, полученных на расположенном на той же горе Мауна-Кеа 8-метровом телескопе «Джемини-Север» (Gemini North Telescope), видно, что DF44, как и нашу собственную Галактику, окружают несколько десятков шаровых скоплений, а по данным последующих измерений скоростей была получена на удивления большая оценка массы, которая оказалась сравнима с массой нашей Галактики. И при всем при этом в DF44 почти нет звезд. В своей второй статье, опубликованной в 2016 году, авторы приходят к выводу, что «Dragonfly 44 можно считать несостоявшимся Млечным Путем»11. DF44, доля темной материи в которой составляет целых 98 %, по-видимому, является представителем нового, до сих пор совершенно неизвестного класса «темных галактик».

Открытие ультрадиффузных галактик вроде DF44 стало серьезным вызовом для ученых на протяжении последних нескольких лет. Никто не смог подходящим образом объяснить происхождение этих монстров с низкой светимостью – в модельных расчетах ΛCDM-вселенной они не возникают. Модифицированная ньютоновская динамика также не в состоянии дать удовлетворительный ответ на эту загадку – количество звезд в ультрадиффузных галактиках недостаточно для объяснения данных измерений скоростей даже при использовании альтернативных уравнений для гравитационных сил, предлагаемых теорией MOND. Как сказал сторонник теории MOND Стейси Макгог, «DF44 – это общая проблема для всех»12. Поэтому неудивительно, что некоторые астрономы оспаривают оценку расстояния, данные измерений скоростей, оценку массы и даже число шаровых скоплений, обнаруженных группой Dragonfly.

Открытие «несостоявшихся» галактик, в которых нет почти ничего, кроме темной материи, само по себе уже стало сенсацией, но следующие крупное открытие группы Dragonfly оказалось еще более неожиданным. В своей статье, опубликованной в 2018 году в журнале Nature, участники проекта объявили об обнаружении ими галактики, почти полностью лишенной темной материи, – это оказалось еле различимое светловатое пятнышко вблизи массивной эллиптической галактики NGC1052, расположенной на расстоянии около 65 миллионов световых лет – немного ближе скопления галактик Волосы Вероники13. Исходя из наблюдаемой светимости, ван Доккум с коллегами оценили звездную (барионную) массу новой галактики примерно в 200 миллионов масс Солнца, что вполне типично для сравнительно крупной карликовой галактики. И так же, как ультрадиффузные галактики в скоплении Волосы Вероники, эта слабая карликовая галактика окружена множеством ярких шаровых звездных скоплений.

Выполненные на телескопе Кека спектроскопические наблюдения позволили измерить орбитальные скорости десяти из этих шаровых скоплений и «взвесить» галактику так же, как это было сделано в случае других ультрадиффузных галактик. Но только на этот раз вместо того, чтобы обнаружить свидетельства огромного количества темной материи, они получили оценку полной массы, которая оказалась лишь ненамного больше вышеупомянутой барионной массы. Другими словами, похоже, что NGC1052-DF2 – так теперь называется эта таинственная галактика – вообще лишена темной материи.

В 2019 году группа Dragonfly объявила об открытии NGC1052-DF4 – второй галактики в той же группе с очень похожими свойствами. Как написали авторы в статье, которая была опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters, «происхождение этих больших и тусклых галактик с избытком ярких шаровых скоплений и, по-видимому, лишенных темной материи, на данный момент непонятно»14.

Итак, сначала мы сталкиваемся с необъяснимым дефицитом мелких карликовых галактик и слишком «плоскими» профилями плотности темной материи. Затем группа Dragonfly представляет нам странные и состоящие почти исключительно из темной материи галактики, похожие на нашу собственную, за тем лишь исключением, что число звезд в них составляет всего 1 % от ожидаемого. А теперь нам предъявляют еще более странные галактики – они такие же диффузные, но при этом, по-видимому, совсем лишены темной материи. Что-то уж слишком много проблем, ни для одной из которых не получается найти простое решение в рамках стандартной конкордартной космологической модели ΛCDM.

И это еще не все. Мелкие галактики противоречат предсказаниям теоретических моделей еще в одном отношении. Эта последняя загадка никак не связана ни с физическими, ни с динамическими свойствами карликовых галактик – проблема в их трехмерном пространственном распределении. Проще говоря, их нет там, где они должны быть.

В выполненных на суперкомпьютерах подробных модельных расчетах роста структуры Вселенной, таких как IllustrisTNG и EAGLE, большие галактики вроде нашей собственной оказываются со всех сторон окруженными огромным множеством субгало из темной материи, которые проявляются в виде карликовых галактик. В реальной же Вселенной карликовые галактики не просто весьма малочисленны, они не окружают свои хозяйские галактики равномерно со всех сторон. Большинство галактик-спутников располагаются в пределах уплощенного диска, плоскость которого не совпадает