Звезды зажигает темная материя

Что нужно для того, чтобы образовалась новая звезда? По мнению сотрудника Калифорнийского университета Асанты Курэя и его коллег-астрофизиков, в первую очередь для этого потребуется определенное количество так называемой темной материи. Сколько? Как показало новое исследование, масса этой субстанции должна равняться 300 миллиардам солнц.

Темная материя — одна из самых больших загадок Вселенной. Дело в том, что существует она только гипотетически. Ученые полагают, что она неспособна вступать с обычной материей ни в какое взаимодействие, кроме гравитационного, и оттого ее нельзя наблюдать при помощи обычных средств, например, в телескоп. Она проявляет себя лишь притягивая обычную материю. При этом расчеты показывают, что темной материи во Вселенной в несколько раз больше, чем видимой.

Почему же именно темная материя необходима для формирования звезд и галактик? Потому что она обладает гравитационным притяжением, которое стягивает в ту или иную точку пространства достаточное количество вещества.

Авторам исследования удалось, используя данные, полученные от орбитального инфракрасного телескопа Herschel, зафиксировать излучение, идущее от крупных галактик, расположенных в 10-11 миллионах световых лет от Земли, в которых сейчас активно проходят процессы звездообразования. Как полагают ученые, эти галактики окружены своего рода коконом, или "гало", из темной материи, масса и размеры которого напрямую связаны со светимостью и другими числовыми параметрами звезд в данной галактике. "Гало" также играет защитную роль, так как оберегает галактики от разрушительного воздействия более крупных космических объектов.

Так, недавно орбитальный телескоп Hubble обнаружил в созвездии Персея, на расстоянии 250 миллионов световых лет от Земли, большое число карликовых эллиптических галактик, словно чудом избежавших уничтожения своими массивными "соседями" с мощной гравитацией. Этот феномен позволил предположить, что мини-галактики защищает темная материя, окутывающая их, как кокон.

"Мы были удивлены тем, что в центре скопления обнаружилось сразу такое большое количество карликовых галактик, — заявил руководитель исследовательской группы, британский астроном Кристофер Конселис, — а еще больше тем, что все они сохраняют строгую и ровную сферическую форму, не подвергаясь, судя по всему, никакому серьезному влиянию соседних крупных галактик. При этом ясно, что эти карлики — весьма древние галактики и старинные обитатели этого скопления. Так что если бы какая-нибудь крупная галактика и могла вмешаться в их существование, это бы уже произошло.

Следовательно, эти карликовые галактики содержат очень значительные количества темной материи".

Что же касается группы Асанты Курэя, то для наблюдений ими был выбран небольшой участок в районе созвездия Большой Медведицы под названием Северо-западная дыра Локмана. Он считается оптимальным для изучения объектов за пределами Млечного Пути, поскольку излучение от космической пыли здесь минимально.

Как и ожидали исследователи, наиболее интенсивное звездообразование шло в так называемых субмиллиметровых галактиках (название зависит от диапазона излучения). В этих ярких галактиках ежегодно образуется до нескольких тысяч новых звезд, тогда как в Млечном Пути за тот же период их рождается не более десятка. Возможно, это зависит от преклонного возраста галактик — как сообщил Курэй, они образовались, когда нашей Вселенной было не больше двух-трех миллиардов лет.

Измерив светимость галактик в Дыре Локмана, астрофизики смогли подсчитать минимальную массу темной материи, необходимой для того, чтобы поддерживать их стабильность в условиях активного звездообразования. Оказалось, что она должна быть равна 300 миллиардам масс нашего Солнца. Но не больше! Избыточное количество темной материи вовсе не ведет к эффективному звездообразованию — к такому выводу пришли астрономы.

"Если вы начнете с недостаточного количества темной материи, формирующаяся галактика просто разлетится, — заявляет Асанта Курэй. — Если же ее будет слишком много, все закончится образованием не одной крупной и яркой галактики, а множества мелких. Только если количество темной материи будет находиться в некоторых границах, вы получите большую, сверкающую мириадами звезд галактику".

Не исключено, что полученные Курэем и его группой результаты исследований могут привести к значительной коррекции научного взгляда на формирование и эволюцию звезд и галактик. А пока астрономы могут предложить новый рецепт тем, кто попытается создать звезду — нужно взять много водорода (или другого элемента) и… немного темной материи. Без нее, как показывает исследование, ничего не выйдет…

Ирина Шлионская