Новая теория самовзаимодействующей темной материи позволила ученым объяснить, почему в двух далеких галактиках из созвездия Кита ее меньше, чем должно быть. Результаты исследования опубликованы в журнале 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 сегодняшний день 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.
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 миллионах 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.
|