Ученые нашли доказательства того, что темная материя может нагреваться и перемещаться в пространстве в результате образования звезд в галактиках. Полученные данные демонстрируют уникальный эффект, получивший название «нагрев темной материи», и дают новые подсказки о том, из чего именно состоит это вещество. Исследование было опубликовано сегодня в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В новой работе исследователей из Университета Суррея, Университета Карнеги-Меллона и Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETX Zürich) рассказывается о поиске доказательств существования темной материи в центрах близлежащих карликовых галактик. Карликовые звездные скопления являются сравнительно маленькими галактиками, которые обычно вращаются вокруг крупных скоплений звезд, подобных нашему Млечному Пути. Они могут содержать в себе подсказки, способные помочь нам в изучении природы темной материи.
Считается, что темная материя составляет основную массу Вселенной. Однако, поскольку она не взаимодействует со светом как нормальное вещество, за ней можно наблюдать только через ее гравитационные эффекты. Однако некоторые ученые считают, что ключом к ее изучению может стать образование звезд в карликовых галактиках.
Во время образования новой звезды, сильные звездные ветра могут вытолкнуть пыль и газ из центральной части галактики. В результате масса «сердца» звездного скопления уменьшается, что оказывает влияние на оставшуюся в нем темную материю. При снижении гравитационного притяжения темная материя поглощает энергию и уходит из центра – этот эффект и называется «нагревом темной материи».
Команда астрофизиков измерила количество темной материи в центральных зонах 16 карликовых галактик с очень разными историями звездообразования. Специалисты обнаружили, что галактики, в которых уже давно не образуются новые звезды, имеют более высокую плотность темной материи в своих центрах, чем звездные скопления, где все еще формируются звезды. Это подтверждает теорию, что старые галактики нагревают темную материю в меньшей степени, чем новые.
Профессор Джастин Рид, ведущий автор исследования и заведующий кафедрой физики в Университете Суррея, отметил следующее: «Мы нашли по-настоящему удивительную связь между объемом темной материи в центрах этих крошечных карликов и количеством звезд, образовавшихся в них за всю историю их существования. Темная материя в центрах звездообразующих галактик, скорее всего, “нагревается” и постепенно “вытесняется”».
Полученные данные позволили разработать новое ограничение для моделей темной материи: она может образовывать карликовые галактики, если они обладают диапазоном плотности в их центрах, который соответствует числу звездообразования.
«Это исследование может быть новым неопровержимым доказательством, которое делает нас на шаг ближе к пониманию того, чем на самом деле является темная материя. Обнаружение того, что ее можно нагревать и перемещать еще сильнее мотивирует нас на поиски частицы темной материи», – отметил профессор Мэтью Уокер, соавтор исследования из Университета Карнеги-Меллона.
Команда надеется расширить это исследование, измерив плотность темной материи в центрах еще большего числа карликов. Они собираются изучить более мелкие звездные скопления и протестировать широкий спектр моделей темной материи.