Роль темной материи в ранней Вселенной была не такой уж и значительной
Удивительный результат, основанный на новых наблюдениях далеких галактик, показывает, что темная материя имела меньшее влияние в ранней Вселенной нежели сегодня.
Первое прямое доказательство существования темной материи появилось в конце 1970-х годов, когда Вера Рубин и Кент Форд из Института Карнеги в Вашингтоне наблюдали, как галактика Андромеды совершает неправильное вращение. Звезды и газ по краям двигались так же быстро, как звезды и газ вблизи его центра. Это было не просто странно.
Это противоречило установленным законам движения о том, что планеты ближе к солнцу (или звезды ближе к центру галактики) должны двигаться быстрее на орбите. Для звезд на краю галактики, движущихся с той же скоростью, что и звезды вблизи центра галактики, астрономы предложили в 1970-х годах, что границы галактики не являются ее краем, что породило разговоры об огромных невидимых гало окружающих галактики — или темной материи.
Современная космология приняла идею темной материи. Теперь, например, астрономы считают, что галактики созданы в процессе слияния темной материи и материи. «Галактики и темная материя идут рука об руку, как торт и мороженое, или как любовь и брак».
Вот почему так удивительно, что новые наблюдения на Очень Большом Телескопе Европейской Южной обсерватории (ESO) в Чили указывают на то, что массивные дисковые галактики в ранней Вселенной в меньшей степени были подвержены влиянию темной материи, чем сегодняшние галактики.
Другими словами, новые наблюдения показывают, что внешние части далеких галактик вращаются медленнее, чем сопоставимые области галактик в локальной Вселенной, что согласуется с версией Веры Рубин и Кента Форда. Новые и неожиданные наблюдения заставили астрономов предположить, что темная материя могла быть менее сконцентрирована в ранней Вселенной.
Исследование представлено в четырех работах, одна из которых была опубликована 15 марта 2017 года в рецензируемом журнале Nature. Международную группу астрономов, проводивших это новое исследование, возглавил Райнхард Генцель из Института внеземной физики им. Макса Планка в Гархинге, Германия.
Команда использовала Очень Большой Телескоп ESO в Чили для измерения вращения шести массивных галактик в далекой Вселенной на пике формирования галактики 10 миллиардов лет назад. Оказалось, что внешние области этих далеких галактик вращаются медленнее, чем области, расположенные ближе к ядру. Вот что по этому поводу заметил Генцель:
«Во-первых, в большинстве этих ранних массивных галактик доминирует нормальная материя, причем темная материя играет гораздо меньшую роль, чем в локальной Вселенной. Во-вторых, эти ранние диски были гораздо более турбулентными, чем спиральные галактики, которые мы видим в нашем космическом районе».
Оба эффекта, как представляется, становятся более заметными, поскольку астрономы все больше и больше возвращаются во времени, в раннюю Вселенную.
Вот что гласит официальное заявление ESO:
«Это говорит о том, что через 3-4 млрд лет после Большого Взрыва газ в галактиках уже эффективно сгущался в плоские вращающиеся диски, а окружающие их темные ореолы вещества были намного больше и более разбросаны. По-видимому, для того, чтобы сконденсировать темную материю, потребовалось миллиарды лет, поэтому ее доминирующий эффект виден только по скоростям вращения галактических дисков. Это объяснение согласуется с наблюдениями, показывающими, что ранние галактики были намного более газообразными и компактными, чем сегодняшние галактики. Шесть галактик, отображенных в этом исследовании, были среди более крупной выборки из 100 отдаленных дисковых галактик, которые были отображены с помощью приборов KMOS и SINFONI на очень большом телескопе ESO в Параналской обсерватории в Чили … Кроме того, еще два исследования 240 дисковых галактик также подтверждают эти выводы.
Этот новый результат не ставит под сомнение необходимость существования темной материи как фундаментального компонента Вселенной или общей суммы. Скорее это предполагает, что темная материя была по-разному распределена в дисковых галактиках и вокруг них в ранние времена по сравнению с сегодняшним днем».
