Охота на темную материю в самых маленьких галактиках во Вселенной

Леонид Гляделов

Результаты компьютерного моделирования, в котором Эриданус II находится в плотной темной материи «гало», как и ожидалось в стандартной космологической модели.

Новости астрофизики:
Астрофизики из Университета Суррея и Эдинбургского университета создали новый метод измерения количества темной материи в центре маленьких «карликовых» галактик.

Темная материя составляет большую часть массы Вселенной, но она остается неуловимой. В зависимости от её свойств она может быть плотно сконцентрирована в центрах галактик или более плавно распределена по более крупным масштабам. Сравнивая распределение темной материи в галактиках с подробными моделями, исследователи могут проверить или исключить других кандидатов темной материи.

Подробнее:

Самые маленькие галактики содержат всего несколько тысяч или десятков тысяч звезд - так называемых «ультра-слабых» карликов. Такие крошечные галактики, найденные на орбите вблизи Млечного Пути, почти полностью состоят из темной материи. Если распределение темной материи в этих крошечных галактиках можно было бы наметить, это могло бы предоставить новую и захватывающую информацию о ее природе. Однако, будучи полностью лишенными газа и содержащие очень мало звезд, до недавнего времени не было жизнеспособного метода для проведения этого измерения.

В исследовании, опубликованном в Королевском астрономическом обществе ( MNRAS ), команда ученых из Университета Суррея разработала новый метод расчета плотности внутреннего темного вещества карликовых галактик, даже если у них нет газа и всего несколько звезд. Ключом к методу является использование одного или нескольких плотных звездных скоплений, расположенных вблизи центра карлика.

Кластеры звезд представляют собой гравитационно связанные коллекции звезд, которые вращаются вокруг галактик. В отличие от галактик, звездные скопления настолько плотны, что их звезды гравитационно расходятся друг от друга, заставляя их медленно расширяться. Исследовательская группа, когда они поняли, что скорость этого расширения зависит от гравитационного поля, в котором звездное скопление вращается и, следовательно, от распределения темной материи в галактике. Команда использовала большой набор компьютерных симуляций, чтобы показать, как структура звездных кластеров чувствительна к тому, что темная материя плотно сконцентрирована в центре галактик или более плавно распределена. Затем команда применила свой метод к недавно обнаруженной «ультра-слабой» карликовой галактике, Эридану II, находящей в центр, где гораздо меньше темной материи, чем прогнозировали многие модели.

Д-р Filippo Contenta из Университета Суррея и ведущий автор исследования сказал: «Мы разработали новый инструмент, чтобы выявить природу темной материи, и уже результаты являются захватывающими. Эриданус II, одна из самых известных галактик, имеет менее темной материи в своем центре, чем ожидалось. Если аналогичные результаты будут найдены для более крупного образца галактик, это может иметь широкие последствия для природы темной материи».

Профессор Марк Гиелс, профессор астрофизики в Университете Суррея и главный исследователь проекта Европейского исследовательского совета (ERC), который финансировал проект, добавил: «Мы начали этот проект ERC с надеждой, что мы можем использовать звездные кластеры, чтобы больше узнать о темной материи, это очень хорошо, что это получилось».

Профессор Джастин Рид, соавтор исследования Университета Суррея, добавил: «Нам сложно понять наши результаты для Эридана II, если темная материя содержит слабо взаимодействующую «холодную» частицу - популярную в настоящее время модель для темной материи. Одна из возможностей заключается в том, что темная материя в самом центре Эридана II была «разогрета» насильственным звездообразованием, как это было предложено некоторыми недавними численными моделями. Однако более мучительная возможность заключается в том, что темная материя более сложна, чем мы предпологали на сегодняшний день».

Д-р Хорхе Пэнаррубиа из Университета Эдинбургской школы физики и астрономии сказал: «Эти результаты дают увлекательное представление о распределении темной материи в наиболее доминирующих галактиках с темной материей во Вселенной, и существует большой потенциал для того, что этот новый метод мог бы раскрыть в будущем».


Похожие статьи