Движение галактик-спутников статистически противоречит стандартной космологической модели

В стандартной космологической модели (ΛCDM) галактические системы растут постепенно за счет присоединения более мелких объектов. Сперва эти объекты становятся спутниками, но рано или поздно сливаются с основной галактикой. Так, недавно ученые поняли, что Малое Магелланово Облако, галактика — спутник Млечного Пути, состоит из двух отдельных структур, вероятно, остатков бывших галактик. А еще ранее в центре Млечного Пути обнаружили звезду, которая, видимо, сформировалась в какой-то карликовой галактике, после чего мигрировала к нам.

Именно поэтому астрономы изучают движение галактик — спутников ближайших к нам крупных галактик. И оказывается, что многие из них вращаются в одной плоскости, которая к тому же часто совпадает с плоскостью центральной галактики. Ученые объясняют это через «присоединение» спутников вдоль нитей космической паутины и другие взаимодействия объектов как друг с другом, так и с более масштабными структурами Вселенной. Тем не менее данные наблюдений расходятся с расчетами.

Расхождение в расчетах и наблюдениях в прошлых исследованиях можно объяснить малой выборкой галактик, отчего ранее ученые признали результаты неоднозначными. Поэтому авторы нового исследования провели статистический анализ подходящих галактик из Слоановского цифрового небесного обзора. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

В качестве «центральных» ученые отобрали галактики с массой от 10¹¹ до 10^11.5 солнечной массы, затем, следуя принятым параметрам для выявления галактик-спутников, они отыскали в окрестностях крупных галактик чуть менее яркие объекты. В результате получилось 813 галактических систем как минимум с двумя различимыми галактиками-спутниками.

Среди спутников ученые искали пары — галактики, которые находятся на противоположных сторонах от центрального объекта. Затем по смещению скорости вдоль луча зрения относительно центральной галактики они разделили эти пары на коррелирующие и некоррелирующие. Оказалось, коррелирующих — тех, которые летают вокруг центральной галактики в противоположных направлениях — гораздо больше.

По словам одного из авторов профессора Гуй Ци (Gui Qi), чрезмерное количество коррелирующих пар говорит о том, что эти галактики-спутники присоединились недавно. В компьютерных моделях тоже есть такая тенденция: коррелирующих получается больше, но не настолько.

Данные наблюдений, по расчетам авторов исследования, расходятся с моделями Millenium и Illustris TNG300 на 4,1 и 3,6 сигмы, то есть стандартного отклонения. Это меньше «золотых» пяти сигм, равных 99,9999 процента вероятности, но все равно расхождение получается заметным. Значит, вероятно, массивные группы галактик образовались позже, чем предсказывает стандартная космологическая модель.

«Возраст массивных галактических групп тесно связан с возрастом Вселенной, поэтому полученные результаты указывают на то, что Вселенная моложе, чем показывают расчеты по фоновому микроволновому излучению, проведенные Planck Collaboration», — объяснил выводы главный автор исследования Гу Цин (Gu Qing).

Однако у наблюдений китайских астрономов могут быть и другие объяснения. Ранее Naked Science писал, что галактик-спутников у крупных галактик наблюдается в десятки раз меньше, чем должно быть по стандартной космологической модели. Недавняя научная работа на примере Млечного Пути показала, что причина этого — в быстром разрушении галактик-спутников. С ее учетом вопрос об «омоложении» Вселенной не следует и из новой работы китайских исследователей.

Тем не менее это обостряет другую проблему: быстрое разрушение галактик-спутников означает, что у них по каким-то причинам нет темной материи, иначе она стабилизировала бы их и не дала разрушаться. Стандартная космологическая модель не допускает массового существования галактик без темной материи — впрочем, как мы отмечали, последние открытия ставят эту модель под серьезное сомнение.