Новое исследование космического телескопа Спитцер НАСА предполагает, что галактики образуются в скоплениях темной материи. Это новое исследование Спитцера показало, что количество темной материи, окружающей далекие галактики, удивительно стабильно.
Начните с большого количества темной материи, затем размешайте в газе. Позвольте смеси сидеть некоторое время, и галактика должна подняться из жидкого теста.
Этот простой рецепт для выпечки галактик не может быть выполнен дома, но он отражает то, что астрономы узнают о формировании галактик. Подобно выпечке хлеба с дрожжами, для роста галактики требуется таинственное вещество во вселенной, называемое темной материей.
Теперь новое исследование космического телескопа Спитцер НАСА уточняет то, что известно об этом важнейшем компоненте галактик. Это говорит о том, что необходима не только темная материя, но и минимальное количество материала, которое необходимо для того, чтобы образовалась галактика. Меньше будет означать отсутствие галактики - космический эквивалент неудавшейся буханки хлеба.
«Галактики рождаются в огромных скоплениях темной материи, - сказал д-р Дункан Фарра из Корнелльского университета, Итака, штат Нью-Йорк. - Мы обнаруживаем, что эти скопления кажутся удивительно одинаковыми по размеру от галактики до галактики». Фарра является ведущим автором статьи, описывающей это и другие выводы в недавнем выпуске Astrophysical Journal Letters.
Как следует из ее названия, темная материя не излучает свет, поэтому ни один обычный телескоп не может ее увидеть. Так называемая нормальная материя, которая включает в себя растения, людей и всевозможные космические объекты, испускает электромагнитное излучение или свет. Во вселенной примерно в пять раз больше темной материи, чем в обычной материи.
Тем не менее, темная материя имеет массу, что означает, что она может оказывать гравитационное воздействие на нормальную материю.
«У темной материи есть гравитация, поэтому она затягивает все больше и больше темной материи в дополнение к« нормальному »газу», - сказал соавтор доктор Джейсон Сурас из Научного центра Spitzer НАСА при Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. «Мы знаем, что газ в конечном итоге конденсируется в звезды, из которых состоят галактики, но исследование Спитцера предполагает, что этого не произойдет, пока темная материя не достигнет критической массы».
Фарра и его коллеги использовали данные внегалактической инфракрасной съемки Spitzer для изучения сотен удаленных объектов, называемых ультрафиолетовыми инфракрасными галактиками, расположенными на расстоянии миллиардов световых лет. Эти молодые галактики невероятно яркие и наполнены множеством пыльных звездообразований.
Первоначально исследователи намеревались лучше понять, как молодые галактики и темная материя развиваются и объединяются в гигантские скопления зрелых галактик, которые доминируют в нашей современной вселенной. «Вы можете подумать, что галактики просто распределяются по небу случайным образом, как если бы вы бросили горсть песка на пол», - сказал Фарра. «Но это не так, и причина может быть в том, что комки темной материи вокруг молодых галактик притягивают друг друга, как клей».
Определив, насколько плотно ультрафиолетовые инфракрасные галактики начали собираться вместе, Фарра и его коллеги смогли косвенно измерить, сколько присутствовало «клея» темной материи. Чем теснее группировка, тем темнее было вещество. Они сделали этот расчет для двух групп галактик на разных расстояниях от Земли.
Вот когда они заметили что-то странное. Для каждой галактики, которую они изучали, независимо от того, насколько далеко, казалось, были окружающие скопления темной материи примерно одного размера, эквивалентного 10 триллионам солнечных масс. Поскольку астрономы не обнаружили никаких галактик в сочетании с менее чем 10 триллионами солнечных масс темной материи, они считают, что это количество должно быть минимумом, необходимым для формирования ультрафиолетовой инфракрасной галактики.
«Эти скопления темной материи могут быть похожи на семена, которые рождают эти далекие галактики», - сказала Сурасе. «Подобные галактики в нашей соседней вселенной формируются совершенно по-другому, поэтому то, что мы изучаем, применимо к другой эпохе в нашей вселенной, далекой давности в космическом времени».
Могут ли другие типы галактик возникать подобным образом - постоянный вопрос в астрономии. Предыдущие исследования высокоэнергетических галактик, называемых квазарами, намекали на то, что этим объектам также требуется минимальная масса темной материи для роста. Только в этом случае стартовое «тесто» галактик было не таким плотным, около четырех-пяти триллионов солнечных масс.
Кажется, астрономам придется подождать немного дольше, прежде чем вселенная откажется от своих лучших рецептов.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
