Эти карликовые галактики кажутся лишенными темной материи, и это не имеет смысла

Спросите астрономов о темной материи, и одна из вещей, о которых они говорят, заключается в том, что это невидимое, таинственное «вещество» пронизывает Вселенную. В частности, он существует в гало, окружающих большинство галактик.

Масса гало оказывает сильное гравитационное влияние на саму галактику, а также на другие галактики по соседству. Это в значительной степени стандартный взгляд на темную материю и ее влияние на галактики.

Однако с идеей этих гало есть проблемы. Судя по всему, существуют карликовые галактики странной формы, которые выглядят так, будто у них нет гало. Как это могло произойти? Представляют ли они вызванный наблюдениями вызов преобладающим представлениям о гало темной материи?

Поиск возмущённых карликовых галактик

В таком «Стандартная модель» космологии, оболочки или ореолы темной материи защищают галактики от гравитационного влияния ближайших галактических соседей.

Однако, когда астрономы из Боннского и Сент-Эндрюсского университетов в Шотландии заглянули в близлежащего скопления Форнакс, которое находится примерно в 62 миллионах световых лет от нас, они увидели что-то странное.

Оно содержит ряд карликовых галактик с искаженными, возмущенными формами. Это странно, особенно если они должны быть окружены ореолами темной материи.

Скопление галактик Fornax. (ESO/J. Emerson/VISTA)

Давайте взглянем на карликовые галактики. Они маленькие и тусклые и обычно встречаются в скоплениях галактик или рядом с гораздо более крупными спутниками. Галактика Млечный Путь окружена группой карликовых галактик.

На самом деле она поглощает такие галактики, как карликовая сфероидальная Стрелец. Интересно, что недавние исследования показывают, что по крайней мере одна из ближайших к нам карликовых галактик, древняя Тукана II, имеет поразительно массивное гало из темной материи.

Итак, что же такого необычного происходит в Форнаксе?

Там карликовые галактики могут быть «возмущены» гравитационными приливами ближайших более крупных галактик в скоплении. Приливы возникают, когда гравитация одного тела по-разному воздействует на разные части другого тела. Это похоже на приливы на Земле, когда Луна сильнее притягивает ту сторону Земли, которая обращена к ней.

Искаженные формы карликовых галактик, наблюдаемые командой, указывают на проблему с нашим пониманием темной материи.

«Согласно Стандартной модели такие возмущения у карликов Форнакс не ожидаются», — сказал Павел Крупа, профессор Боннского и Карлова университетов в Праге.

«Это потому что, согласно этой модели, ореолы темной материи этих карликов должны частично защищать их от приливов, создаваемых скоплением.»

Объяснение искаженных карликовых галактик

Крупа и доктор философии. студентка Елена Асенсио проанализировала наблюдения за возмущенными карликами в Форнаксе. Они хотели понять степень гравитационных искажений, которые демонстрируют эти галактики, и то, что их вызывает.

Ожидаемые уровни искажений зависят от нескольких факторов. Один из них — внутренние характеристики карликовой галактики. Кроме того, важно их расстояние до центра скопления. Вот где гравитационные влияния намного сильнее.

Как правило, галактики с большими размерами, но с небольшим количеством звезд, могут быть легко взволнованы сильными гравитационными приливами. То же самое относится и к галактикам, расположенным ближе к ядру скопления.

Члены группы сравнили то, что они видели в скоплении, с наблюдениями, сделанными обзорным телескопом VLT в Европейской южной обсерватории. Асенсио указал, что то, что они обнаружили, похоже, указывает на проблемы со Стандартной моделью.

«Сравнение показало, что если кто-то хочет объяснить наблюдения в стандартной модели, — сказала она, — карлики Форнакс должно быть уже уничтожено гравитацией центра скопления, даже если приливы, которые он поднимает на карлика, в шестьдесят четыре раза слабее, чем собственная гравитация карлика».

Это не только противоречит здравому смыслу, она сказал, что это также противоречит предыдущим исследованиям. Команда также обнаружила, что сила, необходимая для возмущения карликовой галактики, примерно равна ее собственной гравитации.

Что это означает для Стандартной модели?

Исследовательская группа отмечает, что трудно объяснить эти искаженные формы карликовых галактик в Форнаксе, если они окружены темной материей. Другими словами, они не должны быть деформированными, если у них есть ореолы.

Тем не менее, они имеют искаженную форму. Это означает, что вокруг этих галактик нет ореолов темной материи.

Очевидно, что если то, что обнаружили астрономы, подтвердится, то Стандартная модель нуждается в некоторой настройке. И есть по крайней мере одно альтернативное объяснение странным формам галактик. Она называется моделью MOND (сокращение от Modified Newtonian Dynamics).

Она предполагает, что закон всемирного тяготения Ньютона следует изменить, чтобы учесть наблюдаемые свойства галактик. Его можно использовать для объяснения того, почему деформированные галактики выглядят именно так, а не иначе.

По словам Хуншэна Чжао, члена исследовательской группы из Университета Сент-Эндрюс, обнаружение возмущенных карликов без ореолов темной материи является серьезной задачей. бросает вызов текущему представлению.

В нем говорится, что у галактик есть гало. Похоже, что не все, отмечает он.

«Наши результаты имеют большое значение для фундаментальной физики», – сказал он. «Мы ожидаем найти больше потревоженных карликов в других скоплениях, и это предсказание должны подтвердить другие команды».

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.