Больше новостей о темной материи на этой неделе: анализируя свет от карликовых галактик, которые вращаются вокруг Млечного Пути, ученые полагают, что они обнаружили минимальную массу для галактик во вселенной - в 10 миллионов раз больше массы Солнца. Эта масса может быть наименьшим из известных «строительных блоков» таинственного, невидимого вещества, называемого темной материей. Звезды, которые образуются в этих строительных блоках, слипаются и превращаются в галактики. Ученые очень мало знают о микроскопических свойствах темной материи, хотя на ее долю приходится примерно пять шестых всей материи во вселенной. «Зная эту минимальную массу галактики, мы можем лучше понять, как ведет себя темная материя, что очень важно для того, чтобы однажды узнать, как наша вселенная и жизнь стали такими, какими мы ее знаем», - сказал Луис Стригари, ведущий автор этого исследования из Калифорнийский университет, Ирвин.
Темная материя управляет ростом структуры во вселенной. Без этого галактики, подобные нашему Млечному Пути, не существовали бы. Ученые знают, как гравитация темной материи притягивает нормальную материю и вызывает формирование галактик. Они также подозревают, что маленькие галактики сливаются со временем, создавая более крупные галактики, такие как наш Млечный Путь.
Самые маленькие известные галактики, называемые карликовыми галактиками, сильно различаются по яркости: от яркости Солнца в 1000 раз до яркости Солнца в 10 миллионов раз. Известно, что по крайней мере 22 из этих карликовых галактик вращаются вокруг Млечного Пути. Ученые UCI изучили 18 из них, используя данные, полученные с помощью телескопа Кека на Гавайях и телескопа Магеллана в Чили, с целью расчета их массы. Анализируя свет звезд в каждой галактике, они определяли, как быстро движутся звезды. Используя эти скорости, они рассчитали массу каждой галактики.
Исследователи ожидали, что массы изменятся: самая яркая галактика весит больше всего, а самая слабая галактика весит меньше всего. Но неожиданно все карликовые галактики имели одинаковую массу - в 10 миллионов раз больше массы Солнца.
Манодж Каплингхат, соавтор исследования и доцент физики и астрономии в UCI, объясняет этот вывод, используя аналогию, в которой люди играют роль темной материи.
- Предположим, что вы инопланетянин, летящий над Землей и определяющий городские районы по концентрации света в ночи. Например, по яркости света вы можете предположить, что в Лос-Анджелесе живет больше людей, чем в Мумбае, но это не так, - сказал Каплингхат. «То, что мы обнаружили, является более экстремальным и сродни утверждению, что все районы метро, даже те, которые едва видны инопланетянам ночью, имеют население около 10 миллионов человек».
Поскольку карликовые галактики в основном представляют собой темную материю - отношение темной материи к нормальной материи достигает 10000 к одной - открытие с минимальной массой раскрывает фундаментальное свойство темной материи.
«Мы взволнованы, потому что эти галактики практически невидимы, но содержат огромное количество темной материи», - сказал Джеймс Баллок, соавтор исследования и директор Центра космологии UCI. «Это помогает нам лучше понять частицу, составляющую темную материю, и учит нас тому, как образуются галактики во вселенной».
Ученые говорят, что могут существовать скопления темной материи, которые не содержат звезд. Единственные скопления темной материи, которые они могут обнаружить прямо сейчас, это те, которые освещены звездами.
Ученые надеются узнать о микроскопических свойствах темной материи, когда Большой адронный коллайдер в Швейцарии начнет работать в конце этого года. Устройство ускорит два пучка ядер в кольце в противоположных направлениях, а затем ударит их вместе, чтобы воссоздать условия сразу после Большого взрыва. Таким образом, ученые надеются впервые создать в лаборатории частицу темной материи.
Источник: Университет Калифорнии, Ирвин
