• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.02.2022
Александр Березин
13
11 659

Астрофизики выяснили, кто крадет темную материю у малых галактик

5.1

Стандартная модель поведения темной материи показывает, что та должна быть у всех галактик, но у малых ее больше, чем у крупных. На деле часть малых галактик ее лишены. Авторы новой работы пытаются разобраться почему.

NGC 1052-DF2, одна из галактик, где почти нет темной материи. Если новая работа верна, у нее есть множество пока еще не открытых аналогов / ©Wikimedia Commons

Темной материи во Вселенной в пять с лишним раз больше, чем обычной, видимой. С точки зрения современной космологии именно темная материя привела к образованию галактик: ее гравитация «собирала» вокруг себе пыль и газ, из них образовались звезды и пылевые облака, особо крупными скоплениями которых галактики и выступают. Причем если галактика маломассивна, она должна притягивать и меньше видимой материи, а в итоге будет иметь и меньше звезд.

До поры практически все наблюдаемые малые галактики соответствовали этому правилу. Благо обнаружить там темную материю и оценить ее массу не так сложно: достаточно сравнить скорость вращения звезд вокруг центра галактики. Если у светил на галактической периферии скорость вращения вокруг центра выше, чем должна быть исходя из наблюдаемой видимой материи, — значит, налицо влияние темной материи.

Однако не так давно астрономы открыли две маломассивные галактики, где практически не было темной материи, — DF2 и DF4. Они прямо нарушали представления космологов и вызвали энтузиазм у сторонников альтернативных теорий, пытающихся показать, что темной материи нет и сила тяготения на крупных масштабах почему-то нелинейно изменяется. Проблема усугубилась, когда попытка получить галактики с параметрами DF2 и DF4 моделированием провалилась.

Авторы новой работы, опубликованной в Nature Astronomy, попробовали объяснить ситуацию с помощью стандартной модели темной материи. Для этого они применили моделирование, в котором обычные маломассивные галактики проходят крайне близко к более крупным.

Вообще, предположение, что близкий проход такого рода может лишить малую галактику ее темной материи, не нов. Более полугода назад Naked Science уже описывал эту проблему.

Галактикаf Стрекоза-44, в противоположность DF-2 и DF-4, перенасыщена темной материей / ©Wikimedia Commons

Тогда мы попросили физика Николая Горькавого прокомментировать эту непростую ситуацию. Ученый отметил, что известен целый ряд галактик, у которых темной материи «излишек»: например, Стрекоза-44. Из этого, продолжил он, напрашивается вывод, что галактики при серьезных сближениях способны «обдирать» соседние галактики, лишая их части темной материи. Тогда один объект будет с ее избытком, как Стрекоза-44, а другие — с недостатком, как DF2 и DF4.

Ценность новой работы в том, что ее авторы попробовали рассчитать вероятность такого события. Исследователи с помощью моделирования сближений тех или иных реальных галактик показали, что достаточно массивные галактики должны «обдирать» более малые, зачастую лишая их темной материи. Крупные галактики с массой видимой материи более ста миллиардов солнечной должны иметь малую галактику-спутник практически без темной материи в 30% случаев.

Из этого следует, что формирование и облик галактики определяются историей ее прошлых сближений в куда большей степени, чем было принято думать. Получается, дефицит темной материи — достаточно распространенное явление, и будущие астрономические наблюдения должны подтвердить это.

Другое важное следствие: альтернативные теории, пытающиеся объявить темную материю несуществующей, в этом случае скорее получают проблему, чем подтверждение. Если часть малых галактик имеет много темной материи, а часть — мало, но при этом их размеры близки, то в рамках альтернативной теории крайне трудно объяснить, почему сила тяжести с расстоянием от центра в них изменяется по-разному.

Вопрос о природе темной материи — один из ключевых в современной физике и космологии. Как писал Naked Science, если темная материя существует, возможен вариант, когда она ведет к циклически сжимающейся и расширяющейся Вселенной. В случае подтверждения этой гипотезы наблюдениями (а наблюдения, способные ее подтвердить, уже идут) все наше представление об окружающем мире может серьезно измениться.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

Вчера, 19:13
Юлия Трепалина

Микро- и нанопластик находят повсюду: в почве, воде и воздухе. Ранее исследователи предложили немало оригинальных вариантов удаления этих вездесущих частиц, но недавно выяснилось, что одним эффективным методом очистки от них питьевой воды люди пользуются с древних времен.

Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

26 февраля
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

13 Комментариев

-
0
+
Рассуждения, представленные в статье, основаны на базисе общепринятого закона гравитации: тело с большой массой будет притягивать тела с маленькой массой. Отсюда и выводы учёных о том, что массивная галактика способна силой своего притяжения ободрать Тёмную материю маленькой галактики и присвоить её.. Но попробуем размышлять по-другому.. с точки зрения того, что закон гравитации, открытый на Земле и действующий только для материальных тел, не подходит для подгонки под этот закон вариантов с Тёмной материей.. Допустим, Тёмная материя не откликается на притяжение какой бы то ни было материальной галактики. Поэтому наличие и количество Тёмной материи вокруг малого или большого космического объекта должно иметь другое объяснение. Например, такое: каждая галактика, малая или большая, имеет право на проявление внутри самой себя, внутри своей галактической материи, некоторых аномалий в части физических законов и принципов. Поведение элементарных частиц отдельной галактики может разниться с земным, и вообще с тем, которое характерно для галактики "Млечный путь".. Ну а Тёмная материя может выступать в качестве настраивающего прибора. Малые галактики хоть и малы, но поведение их галактических элементарных частиц гораздо ближе к поведению частиц Тёмной материи. Их не надо "настраивать".. достаточно того, что эти малые галактики "поют в унисон" с Тёмной материей, излишки которой только повредят этому кусочку материи.. Ну и по такому же принципу: среди элементарных частиц больших галактик должно возникать больше хаоса. Частично устранить хаос, настроить законы квантового мира крупных галактик способна только Тёмная материя, своим гравитационным влиянием. А оно - гравитационное влияние Тёмной материи - по логике должно быть "надавливающим" на материю. Поэтому и наблюдается разность в количестве (интересно, можно ли говорить о плотности Тёмной материи?) вокруг некоторых галактических объектов.. На мой взгляд, объяснение ничуть не хуже приведённого в статье, даже немного ближе к истине.
    Александр
    16.02.2022
    -
    0
    +
    "Допустим, Тёмная материя не откликается на притяжение какой бы то ни было материальной галактики." Заведомо нереалистичное предположение, потому что темную материю как раз и обнаружили из-за ее гравитационного воздействия на звезды галактических дисков.
    +
      ещё комментарии
      Марина
      16.02.2022
      -
      0
      +
      Немного непонятно.. С одной стороны, вы указываете на фразу про то, что ТМ не откликается на притяжение крупных объектов. Речь о том, что даже крупный объект не может притянуть к себе элементарные частицы Тёмной материи. Не те силы у объекта. Своим гравитационным притяжением он способен притянуть к себе какой-либо спутник или комету, но не стерильные нейтрино Тёмной материи. Значит, притяжением/гравитацией крупный космический объект не может собрать вокруг себя большое количество ТМ.. С другой стороны, вы пишите, что ТМ обнаружили "из-за её гравитационного воздействия на звёзды". По сути, это то же самое, о чём говорю я в своих рассуждениях. ТМ "гравитационно" надавливает на абрисы крупных объектов. Гравитация Тёмной материи получается со знаком "минус": ТМ гравитационно не притягивает к своим скоплениям какие-либо объекты Вселенной, она оказывает на них надавливающее действие.. тем самым вынуждая объекты формироваться, двигаться, вращаться и тп. на определённых условиях.. на отрицательно-гравитационных условиях, задаваемых Тёмной материей.. И что же здесь нереалистично, когда ничто ничего не опровергает? .. Если на то пошло, то можно предположить, что стерильные нейтрино Тёмной материи способны не только надавливать на абрисы объектов Вселенной, но могут проникать довольно глубоко.. внутрь.. в "ткани" галактик, звёзд, планет.. влияя на харАктерные особенности других элементарных частиц.. А мы, люди, уверены, что эти частицы подчиняются физическим или квантовым законам, никто на них не влияет, никакая Тёмная материя не вмешивается в квантовую физику.. и вообще, научно подтвердить существование ТМ невозможно..
        Александр
        22.02.2022
        -
        0
        +
        "С одной стороны, вы указываете на фразу про то, что ТМ не откликается на притяжение крупных объектов." Не совсем понял. Где я на это указываю? Темную материю как раз и обнаружили из-за того, что гравитационно она вполне наглядно взаимодействует с крупными объектами. "Речь о том, что даже крупный объект не может притянуть к себе элементарные частицы Тёмной материи." Во-первых, нет абсолютно никаких признаков, что темная материя состоит из элементарных частиц. Во-вторых, крупный объект может притянуть ТМ (как и она его), но сила притяжения, как известно, падает пропорционально квадрату расстояния. "воим гравитационным притяжением он способен притянуть к себе какой-либо спутник или комету, но не стерильные нейтрино Тёмной материи." На сегодня нет никаких оснований полагать, что темная материя состоит из стерильных нейтрино. Напротив, это вполне сомнительно, поскольку в такой случае гало из темных материй у галактик не могло бы существовать. Нейтрино летит с большой скоростью, и должны быть сравнительно равномерно распределены по Вселенной, чего для темной материи явно не наблюдается -- она сконцентрирована в галактических гало. "Значит, притяжением/гравитацией крупный космический объект не может собрать вокруг себя большое количество ТМ" Может, но обычно темная материя собирает вокруг себя обычную -- просто потому, что темной материи кратно больше. "ТМ "гравитационно" надавливает на абрисы крупных объектов. Гравитация Тёмной материи получается со знаком "минус": ТМ" Не получается. ТМ обнаружили по ускоренному движению звезд во внешних частях галактических дисков. Если бы у гравитации ТМ был знак "минус", то звезды во внешней части галактических дисков имели бы сниженную скорость, а не повышенную.
      Yuriy
      21.02.2022
      -
      0
      +
      "потому что темную материю как раз и обнаружили из-за ее гравитационного воздействия на звезды галактических дисков." Не совсем корректное высказывание. Обнаружили, что одиночные звезды и газ за пределами галактического диска двигаются не так как следует из закона всемирного тяготения и по примеру обнаружения Нептуна и Плутона, сказали наверное там, что то есть, что мы еще не видим - назовем это темной материей. Но есть альтернативный вариант, по примеру объяснения прецессии Меркурия, изменение закона Всемирного тяготения.
        Александр
        22.02.2022
        -
        0
        +
        Не отдельные звезды, а как раз вся популяция звезд внешних частей галактических дисков двигаются не так, как должны. Альтернативные варианты как раз исключены существованием немногочисленных галактик без темной материи. Если бы закон тяготения менялся с расстоянием, как считают "альтернативщики", то он делал бы это везде. А тут налицо исключения -- МОНД их объяснить не может.
    Иван
    22.02.2022
    -
    0
    +
    Ну если поверить что "у галактик свои законы" тогда вся астрофизика летит к черту.
George M
15.02.2022
-
0
+
Меня пугают новости о космосе и об устройстве вселенной. Это мне напоминает лишний раз конечности жизни.
-
0
+
Ну прям "кто"...
Yuriy Portnov
15.02.2022
-
0
+
Вопрос, если крупные галактики обдирают темную материю у малых, то как такое возможно, ведь согласно 2 закону Ньютона a=F/m, силу гравитации F большие галактики создают одинаковую, что для темной материи, что для обычной. Но темная материя имеет большую массу m, чем обычная материя, а значит для нее ускорение должно быть меньше, и значит скорее обычная материя упадет на крупную галактику, чем темная материя.
    Александр
    15.02.2022
    -
    0
    +
    Возможно это за счет того, что темной материи в видимом галактическом диске практически нет, и она вся сосредоточена в гало галактики: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B3%D0%B0%D0%BB%D0%BE При близком прохождении гало галактик сближается значительно сильнее, чем ее видимая часть -- и в итоге гало "обдирает", а диск уцелел. Просто ТМ и видимая материя в галактиках в несколько разных местах находится -- вот и результат.
    +
      ещё комментарии
      Yuriy
      15.02.2022
      -
      0
      +
      Вы упускаете из виду, что галактика "круглая" и когда один край гало близко к массивной галактике то другой край в это же время дальше. В этом случае "обдирание" происходило бы только с одной стороны. А если предположить, что за время прохождения "мимо" галактика успела повернуть вокруг своей оси, так, что "оба" края побывали близко к массивной галактике тем самым "ободравшись" полностью, то за это большое время опять же мало массивная видимая материя пусть на нее и действует меньшая сила, изменила бы свой импульс Δp=FΔt сильнее бы, чем темная материя.
        Александр
        15.02.2022
        -
        0
        +
        "В этом случае "обдирание" происходило бы только с одной стороны." -- если бы галактики не вращались -- безусловно. На практике галактики вращаются, и в случае малых галактик вполне реально сделать полный оборот, находясь близко к крупной. " большое время опять же мало массивная видимая материя пусть на нее и действует меньшая сила, изменила бы свой импульс Δp=FΔt сильнее бы, чем темная материя." Основная часть темной материи находится в гало, диаметр которого кратно больше ( http://www.messier.seds.org/xtra/data/mwgc.dat.txt ) , чем диаметр диска с видимой материей. Поскольку гравитация убывает квадрату расстояния -- этого вполне достаточно, чтобы "обдирание" вполне происходило.

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: