В древних галактиках обнаружили дефицит темной материи

Ученые из Института внеземной физики Общества Макса Планка и других учреждений обнаружили шесть галактик ранней Вселенной с чрезвычайно незначительным содержанием темной материи. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.

4 133

В настоящее время модель формирования галактик описана только в общих чертах. Согласно одной из доминирующих гипотез, галактики образуются в результате слияния звездных скоплений, при этом концентрирование в них привычной (барионной) материи связывается с возникновением вовне гало темной материи. В случае галактик-ровесниц Млечного Пути, на наличие такого гало указывает, в частности, нестандартное распределение скоростей вращения звезд. Многочисленные наблюдения показали, что с удалением от центра галактики показатель не снижается, но растет, выходя на плато. Темная материя, плотность которой увеличивается на границе с галактикой, позволяет объяснить этот эффект.

 

В рамках новой работы международная группа исследователей из Германии, США, Италии, Великобритании, Швейцарии и Израиля описала результаты наблюдений сотен удаленных галактик с помощью телескопа VLT — комплекса из четырех 8,2-метровых телескопов Европейской южной обсерватории (ESO). На расстоянии от 9 от 27 килопарсек авторам удалось зафиксировать шесть крупных галактик, скорость барионной материи в которых с удалением от центра снижается. Все обнаруженные галактики относятся к пиковому периоду возникновения звезд — около 10 миллиардов лет назад.

 

Распределение скоростей отдельных участков двух обнаруженных галактик (в центре) и средняя скорость барионной материи в зависимости от удаленности от центр (справа) / ©R. Genzel et al., Nature, 2017

 

Скорость вращения различных участков барионной материи, находящейся в галактиках, ученые оценивали по доплеровскому сдвигу атомарного водорода. Дело в том, что вращение словно бы приводит к эффекту разнонаправленного движения двух половин галактики: от наблюдателя и к нему. Разным скоростям газа при этом соответствуют более теплые или холодные оттенки на диаграмме. Благодаря высокому угловому разрешению VLT (0,6”) команде удалось определить сдвиг для отдельных участков галактических дисков.

 

По мнению авторов, нестандартное поведение материи в обнаруженных галактиках может быть связано с большим потоком газа, который стягивается из межгалактического пространства. В сочетании с множественными вспышками сверхновых это снижало скорость вращения внешней части галактического диска. Параллельно газ и темная материя пространственно разделялись: газ быстро терял энергию, вместе с барионной материей концентрируясь в центральных областях галактик. В результате доля темной материи, окружающей их, сокращалась. Сообщается, что у ряда галактик этот показатель не превышал семи-восьми процентов на удалении в половину радиуса от центра. Между тем, по современным представлениям, из темной материи состоит 27 процентов Вселенной.

 

Средние фракции темной материи в шести обнаруженных (синие круги), ранних (перечеркнутые красные круги и ниже) и более молодых (от Млечного Пути и выше) галактик / ©R. Genzel et al., Nature, 2017

 

Примечательно, что рассматриваемая в новой работе темная материя не находится в равновесии. В описываемых галактиках ее гало непрерывно увеличивается, и это может помочь в изучении свойств этой формы материи. Более сложной задачей представляется описание перехода между состоянием ранней Вселенной, при котором в галактиках доминирует барионная материя, к современному.

 

Ранее группа американских ученых составила самую детальную топографическую карту распределения темной материи во Вселенной. В основу работы легли наблюдения космического телескопа Hubble, сделанные на раннем этапе проекта Frontier Fields.

4 133

Подпишись на нашу рассылку лучших статей и получи журнал бесплатно!

Комментарии

Plain text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <iframe> <embed> <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Comment text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <br/>

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку