|
Галактики склоняют чашу весов в пользу темной материи
|
|
|
|
Международная группа исследователей, возглавляемая Институтом астрофизики имени Лейбница в Потсдаме (AIP), пролила свет на многолетние дебаты о том, почему галактики вращаются быстрее, чем ожидалось, и вызвано ли такое поведение невидимой темной материей или гравитационным коллапсом в космических масштабах.
|
|
|
|
В исследовании, проведенном под руководством AIP в сотрудничестве с Университетом Суррея, Университетом Бата, Нанкинским университетом в Китае, Университетом Порту в Португалии, Лейденским университетом в Нидерландах и Лундским университетом в Швеции, были проанализированы данные о звездных скоростях 12 самых маленьких и тусклых галактик во Вселенной. проверим конкурирующие теории.
|
|
|
|
Среди них модифицированная ньютоновская динамика (MOND) — альтернативная теория, впервые предложенная в 1980-х годах, которая предполагает, что законы гравитации меняются при очень низких ускорениях и, следовательно, на очень больших расстояниях, что полностью устраняет необходимость в темной материи.
|
|
|
|
Авторы обнаружили, что внутренние гравитационные поля галактик не могут быть объяснены только видимой материей, и что предсказания MOND не соответствуют наблюдаемому поведению. Затем они сравнили свои результаты с теоретическими моделями, которые предполагают, что эти галактики окружены массивным ореолом темной материи. Эти модели темной материи, выполненные на национальном суперкомпьютере DiRAC в Великобритании, гораздо лучше соответствовали полученным данным.
|
|
|
|
|
|
|
Мариана Джулио, аспирантка Института астрофизики им. Лейбница в Потсдаме (AIP) и ведущий автор исследования, сказала: "Самые маленькие карликовые галактики долгое время были в противоречии с предсказаниями MOND, но расхождение можно было бы правдоподобно объяснить неточностями измерений или адаптацией теории MOND.
|
|
|
|
"Впервые мы смогли определить гравитационное ускорение звезд в самых тусклых галактиках на разных радиусах, детально раскрывая их внутреннюю динамику. Как наблюдения, так и наше моделирование EDGE показывают, что их гравитационное поле не может быть определено только по их видимой материи, что противоречит модифицированным предсказаниям гравитации. Это открытие подтверждает необходимость существования темной материи и приближает нас к пониманию ее природы".
|
|
|
|
Исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступное в настоящее время на сервере препринтов arXiv, также ставит под сомнение давнее предположение о поведении галактик. Астрономы давно полагали, что существует простая связь между количеством видимого вещества в галактике и силой создаваемого ею гравитационного притяжения, известная как "отношение радиального ускорения". Хотя эта связь все еще сохраняется для более крупных систем, новое исследование показывает, что в самых маленьких галактиках она начинает нарушаться.
|
|
|
|
"Наше новое исследование полностью меняет картину, используя более качественные данные и более глубокий анализ, чтобы получить реальные профили карликовых галактик с радиальным разрешением", - добавил доктор Марсель Павловски, соавтор исследования. "Наши результаты подтверждают высказанное ранее предположение о том, что карликовые галактики не соответствуют ожиданиям, полученным от более массивных галактик. Они не соответствуют экстраполированному соотношению радиальных ускорений, но демонстрируют большие ускорения или — в случае темной материи — большую недостающую массу".
|
|
|
|
В некоторых случаях одно и то же количество видимой материи может вызывать различные гравитационные ускорения, что позволяет предположить, что на их поведение влияет другой невидимый фактор — скорее всего, темная материя.
|
|
|
|
Профессор Джастин Рид (Justin Read) из Университета Суррея, соавтор исследования, сказал: "Новые данные и методы моделирования позволяют нам составить карту гравитационного поля в меньших масштабах, чем когда-либо прежде, и это дает нам новое представление о странной, внешне невидимой субстанции, из которой состоит большинство планет. о массе Вселенной.
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что для определения напряженности гравитационного поля в самых маленьких галактиках недостаточно информации, основанной только на том, что мы можем видеть. Этот результат может быть объяснен тем, что эти галактики окружены невидимым ореолом темной материи, поскольку темная материя кодирует "недостающую информацию". Но современные теории — по крайней мере, те, что были предложены до сих пор, — требуют, чтобы гравитационное поле определялось только тем, что мы видим. Похоже, это просто не работает."
|
|
|
|
Хотя полученные данные не раскрывают, из чего состоит темная материя, они сужают пространство для альтернативных объяснений. Будущие наблюдения за еще более слабыми и удаленными галактиками помогут уточнить, что же такое темная материя на самом деле.
|
|
|
|
Источник
|
