С облекчение изследователите са намерили обяснение за бедните на тъмна материя галактики

Първото доказателство за тъмна материя са галактики, които се държат така, сякаш съдържат много повече материя, отколкото може да се обясни с масата на техните звезди. Оттогава открихме много други индикации, че Вселената плува с материя, за които можем да заключим само от ефекта на гравитацията. Оригиналното доказателство, че галактиките от структурата на тъмната материя се запазват.

До онзи неудобен момент през 2018 г., когато сякаш открихме съществуването на Почти галактика, лишена от тъмна материя. Въпреки че имаше съмнение относно това първоначално откритие, изследователите в крайна сметка откриха втора галактика, която беше много подобна. Това беше проблем, тъй като нямахме представа как са се образували галактики като тази.

Сега изследователите обявиха, че докато се използва модел на образуване на галактики, редица галактики, бедни на тъмна материя, се появяват естествено. И като проследят модела назад, за да видят как са възникнали тези галактики, изследователите могат да дадат обяснение за тези мистерии.

Присъединете се към тъмната страна

Галактиките и тъмната материя са трудни за разделяне. Моделите на ранната вселена предполагат, че тъмната материя се е сляла в нишки (които… ние открихме), които се срещат във възли с по-висока плътност на материята. Тези възли от своя страна привличат видимата материя, причинявайки образуването на купове от галактики около тях. След това тези галактики ще слеят много тъмна материя, която до ден днешен е оформила техния растеж чрез сливания и структурни процеси. Следователно е трудно да се разбере как една галактика може да се окаже с толкова малко тъмна материя.

В резултат на това, когато откриването на привидно бедна на тъмна материя галактика беше обявено за първи път, съмненията бяха големи. Голяма част от тази несигурност се съсредоточава върху разстоянието от галактиката до нас, което е от решаващо значение за оценката на нейната маса и по този начин съдържанието на тъмна материя. Но същият екип идентифицира втора галактика, която изглежда споделя много от същите характеристики като първата проблемна.

Друга причина да бъдем подозрителни е, че нямахме представа как се е образувал този тип галактики. Направихме много моделиране на образуването на галактики, включително модели, които са започнали преди образуването на нишки от тъмна материя. Ако бедните на тъмна материя галактики бяха естествена част от еволюцията на Вселената, вероятно щяхме да видим модели да произвеждат такава. Но нямаше новини някой да присъства.

И така, оставаме с две ексцентрични привидни галактики. Имаме въпроси относно действителните им характеристики и няма намек за това как биха могли да изглеждат. Това не е патологично състояние.

актуализиран модел

Но решението може да е дошло от различни изследователи, които се опитват да направят нещо съвсем друго. Това, което правеха, беше да моделират еволюцията на галактиките с помощта на най-съвременен софтуерен пакет, наречен FIRE-2 (за „Реакции в реалистични среди“). Въпреки че не казват какво са се опитвали да гледат, те казват, че не са бедни на тъмна материя галактики: „Ние отбелязваме, че не сме очаквали това да се случи предварително (тоест, нашите симулации не са били първоначално проектирани за тази цел).“

Независимо от намерението, управлението на модела произведе седем галактики, които бяха почти лишени от тъмна материя. Изследователите кръстиха тези имена на седемте клана чероки, което означава неща като синьо, елен и вълк, но също и неща като дълга коса и див картоф. Последните две изречения са настроени за някои неочаквани изречения в статията по астрономия, като „Например, птицата показва S-образни опашки с ниска яркост, докато дългата коса изглежда не ги притеснява“.

Както и да е, полезното тук е, че моделът е запазил информация за междинни състояния, което означава, че можем да изпълним симулации във времето и да видим как тези въображаеми галактики се оказаха без тъмна материя. Но това, което става ясно, е, че тези галактики не са започнали по този начин. И седемте бяха, в даден момент от симулацията, като типични малки галактики с естествени добавки от тъмна материя.

Вместо това всяка малка галактика загуби тъмната си материя чрез това, което можете да видите като неуспешно сливане с много по-голяма галактика. От гледна точка на симулациите, които разчитат на показатели като разпределението на масата в галактиката, изследователите ги определят като „близки срещи“. Но от гледна точка на това как би изглеждало едно неуспешно сливане, ако го изобразим, докато се случва, повечето от звездите на малката галактика биха били в областта, заета от по-големите звезди на галактиката. Накратко, малката галактика изглеждаше сякаш е погълната, преди да се появи по някакъв начин от другата страна.

Но малката галактика не изглеждаше такава, каквато е. Докато до половината от нейните звезди се появяват, почти целият газ и тъмна материя се озовават в по-голямата галактика.

Ако статистическите данни, показани в този модел, са общоприложими, може да има много повече такива галактики с дефицит на тъмна материя извън двете галактики, които открихме досега. Изследователският екип изчислява, че до 30% от масивните галактики във Вселената трябва да орбитират наблизо. Което звучи като покана към астрономите-наблюдатели да се заемат и да намерят повече.

Природна астрономия, 2019. DOI: 10.1038 / s41550-021-01598-4 (Относно DOI).