Темная материя продолжает сбивать с толку астрономов, как продемонстрировала рентгеновская обсерватория Чандра НАСА, обнаружив обширную оболочку темной материи вокруг изолированной эллиптической галактики. Это открытие вступает в противоречие с оптическими данными, которые указывают на недостаток темной материи вокруг похожих галактик, и ставит вопрос о том, как галактики приобретают и поддерживают такие гало темной материи.
Наблюдаемая галактика, известная как NGC 4555, необычна тем, что представляет собой довольно большую эллиптическую галактику, которая не является частью группы или скопления галактик. В документе, который будет опубликован в выпуске «Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества» от 1 ноября 2004 года, Эван О'Салливан из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и Тревор Понман из Университета Бирмингема, Великобритания используйте данные Чандры, чтобы показать, что галактика находится в облаке газа с температурой 10 миллионов градусов Цельсия.
Это облако горячего газа имеет диаметр около 400 000 световых лет, что примерно вдвое больше диаметра видимой галактики. Огромная оболочка или гало темной материи необходима, чтобы ограничить горячее облако галактикой. Общая масса гало темной материи примерно в десять раз превышает общую массу звезд в галактике и в 300 раз превышает массу облака горячего газа.
Растущее количество свидетельств указывает на то, что темная материя, которая взаимодействует с собой и «нормальной» материей только посредством гравитации, является доминирующей формой материи во вселенной. Согласно популярной теории «холодной темной материи», темная материя состоит из таинственных частиц, оставшихся от плотной ранней вселенной, которые медленно двигались, когда галактики и скопления галактик начали формироваться.
«Наблюдаемые свойства NGC 4555 подтверждают, что эллиптические галактики могут иметь собственные ореолы темной материи, независимо от окружающей их среды», - сказал О'Салливан. «Это поднимает важный вопрос: что определяет, имеют ли эллиптические галактики гало темной материи?»
Большинство крупных эллиптических галактик находятся в группах и скоплениях галактик и, вероятно, являются результатом слияния двух спиральных галактик. В такой среде ореолы темной материи могут быть удалены гравитационной приливной силой и добавлены к другим галактикам или группе в целом. Поэтому трудно определить, сколько темной материи было в исходных галактиках и сколько они потеряли для группы в целом из-за взаимодействия с окружающей средой.
Важность вопроса о собственном количестве темной материи, связанной с эллиптической галактикой, недавно возросла благодаря докладу международной группы астрономов во главе с Аароном Романовским из Университета Ноттингема, Великобритания. Эта команда нашла мало, если вообще какие-либо доказательства темной материи в трех относительно близких эллиптических галактиках. Два из них были в рыхлых галактических группах, и один был изолирован. Их результаты, основанные на оптических данных с 4,2-метрового телескопа Уильяма Гершеля на испанском острове Ла-Пальма, находятся в явном противоречии с рентгеновскими данными на NGC 4555. Оптическая техника, используемая для поиска темной материи в близлежащих эллиптических галактиках не может быть применен к NGC 4555, потому что он более чем в 3 раза дальше от Земли.
Либо галактики, наблюдаемые Романовским и его коллегами, потеряли свои гало темной материи из-за более ранних взаимодействий с другими галактиками, либо их гало темной материи намного более продолжительны, либо они образовались без гало темной материи. Первый вариант возможен для галактик в группах, но очень маловероятен для изолированной галактики. Второй и третий варианты все еще открыты, но потребуют модификации - возможно, серьезной модификации - теории образования холодной галактики в темной материи.
«Это явно вопрос, который заслуживает дальнейшего рассмотрения», - сказал О'Салливан. «Представляется вероятным, что для решения этой проблемы потребуется гораздо больше теоретических и наблюдательных работ на эллиптических галактиках».
Чандра наблюдал NGC 4555 с помощью своего усовершенствованного ПЗС-спектрометра (ACIS) в феврале 2003 года. Центр космических полетов имени Маршалла при НАСА, Хантсвилл, штат Алабама, руководит программой Чандра для Управления космических наук НАСА в Вашингтоне. Нортроп Грумман из Редондо-Бич, Калифорния, ранее TRW, Inc., был главным подрядчиком по разработке обсерватории. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные и летные операции из рентгеновского центра Чандра в Кембридже, штат Массачусетс.
Дополнительная информация и изображения доступны по адресу:
http://chandra.harvard.edu
а также
http://chandra.nasa.gov
Первоисточник: Пресс-релиз Чандры
