Ученые подтвердили новую теорию темной материи

Новая теория самовзаимодействующей темной материи позволила ученым объяснить, почему в двух далеких галактиках из созвездия Кита ее меньше, чем должно быть.

Как сообщает журнал Physical Review Letters, считается, что большая часть вещества во Вселенной представлена темной материей. Природа ее не совсем понятна. В отличие от обычного вещества, она не поглощает, не отражает и не испускает свет, и обнаружить ее можно только по косвенным признакам, таким как гравитационное взаимодействие.

На сегодня среди ученых господствует теория холодной темной материи (CDM – Cold dark matter), в соответствии с которой частицы темной материи не сталкиваются друг с другом и с частицами обычного вещества, передает РИА «Новости».

Более новая теория самовзаимодействующей темной материи (SIDM – Self-interacting dark matter) предполагает, что частицы темной материи взаимодействуют между собой посредством так называемой темной силы.

Обе теории объясняют, как возникает общая структура Вселенной, но они по-разному описывают распределение темной материи во внутренних областях галактик. Ученые из США и Китая на конкретном примере двух галактик из созвездия Кита сравнили, как работают обе эти теории.

Галактики NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4, спутницы более крупной NGC 1052, расположены от нас примерно в 65 млн световых лет и относятся к классу ультрадиффузных, так как их светимость очень мала. Предполагалось, что при малом количестве звезд доля темной материи в таких галактиках особенно велика, однако наблюдения показали обратное.

Исследователи предположили, что эти галактики потеряли большую часть своей темной материи из-за гравитационного влияния массивной соседки NGC 1052. Чтобы проверить свою идею, они провели компьютерное моделирование этого процесса, опираясь на положения как CDM-, так и SIDM-модели.

«Принято считать, что темная материя доминирует над общей массой галактики, – приводятся в пресс-релизе Калифорнийского университета в Риверсайде слова доцента физики и астрономии Хай-Бо Ю (Hai-Bo Yu), который руководил исследованием. – Наблюдения за NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4 показывают, однако, что отношение темной материи к их звездным массам составляет около единицы, что в 300 раз ниже, чем ожидалось. Чтобы устранить несоответствие, мы посчитали, что гало DF2 и DF4 могут терять большую часть своей массы из-за приливных взаимодействий с массивной галактикой NGC 1052».

Оказалось, что новая теория намного лучше объясняет потерю темной материи галактиками DF2 и DF4, чем традиционная. В рамках CDM-модели внутреннее гало темной материи должно быть слишком жестким и устойчивым к действию приливных сил со стороны соседней массивной галактики, в то время как ученые наблюдает совершенно иное. SIDM-модель, наоборот, показывает, что частицы темной материи при таком сценарии выталкиваются из внутренних областей галактик во внешние, размывая прочность гало.

Идея существования невидимой темной материи была высказана еще в 1930-х годах, когда астрофизики заметили, что далекие галактики движутся намного быстрее, чем должна позволять их видимая масса.

Напомним, в марте основываясь на данных космического телескопа Gaia, ученые определили диаметр гало темной материи – сферической области, на которую распространяется гравитационное поле Млечного Пути.