Детективы темной материи почти ничего не знают о темной материи, но теперь они знают это: она ведет себя по-разному на границах старых галактик, чем в новых.
Темная материя - это то, что мы не можем видеть во вселенной. Он составляет большую часть массы во вселенной, но не излучает свет. Тем не менее, это все тянет с гравитацией. Все во вселенной действует так, как будто его тянет большие тяжелые облака чего-то, чего мы не видим. Астрономы просто не уверены, что это такое.
Тем не менее, новая статья, опубликованная 3 января в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества», помогает сузить кругозор.
Большая часть темной материи, о которой знают ученые, существует в «гало» или облаках внутри галактик. Но есть проблема: эти ядра ведут себя не так, как должны, согласно компьютерному моделированию.
Когда исследователи моделируют поведение гало темной материи, эти структуры обычно образуют определенные формы: плотные шарики темной материи в центрах галактик, окруженные облачными пучками вещества. Астрономы называют это «острым» распределением темной материи. Но в действительности многие галактики ведут себя так, как будто их темная материя вращается во внешних пределах галактики, окружая «ядро», более или менее пустое от невидимого материала. Астрономы называют это несоответствие проблемой «острие ядра».
Популярное объяснение проблемы ядра острия, называемое моделью «Самодействующего темного вещества» (SIDM), предполагает, что темная материя существует не только полностью вне физики, которую мы можем непосредственно обнаруживать и понимать, но она также действует на сам используя неизвестные силы. Если взаимодействия темной материи с самим собой отличаются от ее взаимодействий с обычной материей, это может объяснить, как ей удается перемещаться от центров галактик к их краям.
Но это объяснение может быть слишком сложным, предполагает новое исследование.
Другая сила может вытолкнуть темную материю из центра галактик: нагрев темной материи. Это относится к интенсивной энергии и ветру от образования звезд, выталкивающих темную материю из центров галактик (где формируется большинство новых звезд). Но прямых доказательств этого явления мало, и даже если бы они были, неясно, будет ли такой нагрев достаточно мощным, чтобы объяснить несоответствие между моделями распределения темной материи и тем, что показывают наблюдения.
Эта новая статья, тем не менее, предполагает, что нагрев темной материи является правильным объяснением.
Авторы изучили 16 карликовых галактик, разделенных примерно на две категории: галактики, которые перестали образовывать звезды миллиарды лет назад, и галактики, которые перестали образовывать звезды совсем недавно или все еще образуют звезды.
Исследователи обнаружили, что более старые, менее активные галактики имели склоны к темной материи - области в их центрах с большим количеством темной материи. Более активные галактики, как правило, имеют пустые ядра.
Новые результаты показывают, что нагрев темной материи является реальным и играет важную роль в поведении темной материи, пишут исследователи. Галактики, которые давно перестали образовывать звезды, также имели меньше энергии, чтобы вытолкнуть темную материю из центра галактики. В этих случаях темная материя вела себя так, как предсказывают простые модели. Более активные звездообразующие галактики имели больший нагрев, и это делало темную материю там отклоняющейся от моделей.
Если этот вывод верен, он сужает возможности того, чем могла бы быть темная материя, хотя и не драматично: она просто должна быть чем-то, что вылетело бы из центра галактики с множеством новых звезд. И этот результат может означать, что нет необходимости предлагать всевозможные странные свойства темной материи, чтобы объяснить, как вещество ведет себя.
Тем не менее, пока ничего не ясно. Исследователи признали в своей статье, что они опирались на методы моделирования темной материи, которые подверглись некоторой критике. Там могут быть другие галактики со свойствами где-то между моделями каспа и ядра, что усложнит новые результаты.
Однако пока детективы темной материи могут прикрепить еще одно доказательство к своим доскам объявлений, покрытым красной нитью.
