space

Найдено доказательство существования темной материи

Статья, опубликованная в Astrophysical Journal группой исследователей IAC, показывает, что центральная перемычка («бар») в галактиках вращается гораздо медленнее, чем можно было судить по предыдущим исследованиям.

Почему большинство астрономов считают, что темная материя составляет 80% от массы галактик? Концепция была разработана в 1930-х годах Фрицем Цвикки, который использовал ее, чтобы определить, почему галактики скопления Кома движутся гораздо быстрее, чем можно объяснить с точки зрения их известных масс. Самый решающий шаг был сделан в 1970-х годах великой Верой Рубин, которая показала, что внешние части галактик вращаются гораздо быстрее, чем мы можем объяснить, используя массу звезд, газа и пыли, а также законы тяготения Ньютона или Эйнштейна. С тех пор астрофизики приняли темную материю в качестве доминантной составляющей гравитации галактик.

Но никто не смог определить, из чего состоит эта материя, несмотря на все усилия в области физики частиц. Именно это побудило исследователей придумать дополнительные тесты. Один из них был предложен 20 лет назад. Теоретики предсказывали, что ореолы темной материи должны тормозить вращение баров в галактиках. Если они вращаются медленно, это будет сильным доказательством реальности ореолов, но, если они вращаются быстро, это поставит под сомнение их существование и всю стандартную модель современной космологии.

В спиральных галактиках звезды перемычки из-за гравитации вращаются быстрее, чем рукава. Вокруг галактического ядра есть так называемый «коротационный круг», равноудаленные точки от центра галактики, где звезды бара и остальной части диска вращаются с одинаковой скоростью. Все эти точки образуют круг, а расстояние между ними и ядром составляет «радиус коротации», который ученые научились определять благодаря наблюдениям.

Затем астрономы разработали количественный метод, чтобы различать скорость вращения баров. Если перемычка замедляется, точка будет постепенно двигаться наружу диска. Если радиус коротации превышает длину бара в 1,4 раза и более, это будет доказательством его торможения за счет гало темной материи вокруг галактики.

Измерить радиус коротации не так легко, но за последнее десятилетие измерения были проведены для нескольких десятков галактик, а значения отношения между коротационным радиусом и длиной баров почти все были менее 1,4. Эти результаты поставили под сомнение реальность гало темной материи и угрожали самой идеи ее существования. Тем не менее новое исследование показало, что бары в галактиках вращаются гораздо медленнее, чем можно было судить по предыдущим работам.

Ученые впервые применили новый и точный метод измерения коротационного радиуса и провели исследование более 100 галактик. Они также сделали строгие измерения перемычек, чтобы вычислить отношение. Большинство результатов получились на самом деле меньше 1,4, но метод позволил им заглянуть глубже. Они также вычислили отношение скорости вращения бара к скорости вращения диска и обнаружили, что многие бары, особенно самые длинные, вращаются довольно медленно. Это озадачивает, потому что эти галактики имеют отношение совсем немного меньше, чем 1,4.

«Единственное, что мы могли подобрать в качестве решения головоломки, это то, что перемычки, возможно, росли дольше, а также замедлялись, так что отношение радиуса коротации к длине бара будет небольшим, даже если гало темной материи его замедляет », – говорит Джоан Фонт.

Ученые уже сделали модель поведения бара в ходе развития галактик и узнали, что они имеют тенденцию расти за счет включения большего количества звезд из диска. Джоан Фонт использовала разработанную модель, чтобы внимательно посмотреть на то, как гало темной материи влияет на бар, и рассчитала, что отношение может получиться меньше чем 1,4, даже если перемычка тормозится гало.

Новые модели помогли укрепить теорию присутствия темной материи в галактических гало, хотя предыдущие моделирования, казалось, отказались от ее влияния и усилили споры в области астрофизики.

Поделиться с друзьями: