Проблема карликових галактик, також відома як проблема зниклих супутників, виникає через невідповідність між спостережуваною кількістю карликових галактик і даними чисельних космологічних симуляцій без зіткнень, які моделюють еволюцію розподілу матерії у Всесвіті.
У симуляціях темна матерія скупчується ієрархічно, утворюючи «згустки» гало. Причому, кількість цих згустків зростає зі зменшенням їх розмірів. Водночас кількість спостережуваних галактик звичайного розміру загалом відповідає передбаченому розподілу гало темної матерії подібної маси. Однак число виявлених карликових галактик на порядки менше, ніж прогнозована в симуляції.
Спостереження станом на 2024 рік свідчать, що для Чумацького Шляху ця проблема, ймовірно, може бути розв’язана. Проте деякі симуляції показують, що нестача супутникових галактик усе ще спостерігається навколо інших галактик.
Контекст Наприклад, у Місцевій групі виявлено близько 38 карликових галактик, із яких лише приблизно 11 обертаються навколо Чумацького Шляху. Водночас моделі темної матерії передбачають, що лише навколо нашої Галактики має існувати близько 500 карликових галактик-супутників.
Проблема карликових галактик усе ще залишається актуальною, однак тепер ситуація набула протилежного характеру: у деяких випадках спостерігається забагато, а не замало галактик. Згідно з сучасними моделями, Чумацький Шлях мав би містити приблизно 220 супутникових галактик, проте відкриття 2024 року вказують на існування щонайменше 500 таких об’єктів.
Хоча для Чумацького Шляху проблему можна частково пояснити з урахуванням функції світності, для деяких галактик ранніх типів усе ще спостерігається менша кількість галактик, ніж передбачають моделі. Це може свідчити про недосконалість самих симуляцій. Отже, для остаточного розв’язання проблеми карликових галактик необхідно вдосконалювати моделі — не лише для Чумацького Шляху, а й для інших галактик.
Обсерваторія Вери Рубін, будівництво якої завершили у 2024 році, проводитиме широкомасштабні огляди нічного неба, що може допомогти науковцям краще зрозуміти природу цієї проблеми.
Можливі пояснення феномену Існує дві основні альтернативи, які можуть пояснити таку різницю між спостереженнями та результатами моделювань: менші за розміром згустки темної матерії можуть бути нездатними притягнути та/або утримати баріонну матерію, необхідну для формування зір, або, після того, як вони сформуються, карликові галактики можуть бути швидко поглинені більшими галактиками, навколо яких вони обертаються.
Баріонна матерія надто розріджена Одне з припущень полягає в тому, що менші гало дійсно існують, але лише деякі з них стають видимими, тому що вони не можуть притягнути достатньо баріонної матерії для формування видимої карликової галактики. На підтвердження цього, у 2007 році телескопи обсерваторії Кека спостерігали вісім нововідкритих надслабких карликових супутників Чумацького Шляху, шість із яких на 99,9 % складалися з темної матерії (зі співвідношенням маса-світність приблизно 1000). Дослідження щільнісних профілів 2022 року також показують, що карликові галактики мають ядро зі сталою густиною, тоді як симуляції темної матерії передбачають значно нижчу концентрацію баріонної речовини.
Рання «загибель» молодих карликових галактик Інша версія полягає в тому, що після зореутворення карликові галактики можуть мати тенденцію до злиття з галактиками, навколо яких вони обертаються, або до швидкого розриву на частини і приливного розривання більшими галактиками через складну орбітальну взаємодію.
Приливне розривання також могло бути частиною проблеми виявлення карликових галактик, насамперед тому що карликові галактики надзвичайно важко спостерігати, оскільки вони, як правило, мають низьку поверхневу яскравість і є дуже розсіяними — настільки, що візуально майже зливаються з іншими зорями.
Див. також
Ультратемні галактики Холодна темна матерія Проблема каспів Нерозв'язані проблеми фізики
Примітки