Если вы спросите астрономов о тёмной материи, то они вам скажут, что это невидимое, таинственное вещество пронизывает всю Вселенную. В частности, оно существует в гало, которым окружено большинство галактик. Масса гало оказывает сильное гравитационное воздействие на саму галактику, а также на другие галактики по соседству. Это в значительной степени стандартный взгляд на тёмную материю и её влияние на галактики. Однако тут есть определённые проблемы. Судя по всему, существуют карликовые галактики странной формы, которые выглядят так, будто у них нет гало. Как это могло произойти?
Поиск возмущённых карликовых галактик
В так называемой “Стандартной космологической модели” оболочки или ореолы тёмной материи защищают галактики от гравитационного влияния ближайших галактических соседей. Однако когда астрономы из Боннского и Сент-Эндрюсского университетов в Шотландии заглянули в соседнее скопление Печь, которое находится примерно в 62 миллионах световых лет от нас, они увидели нечто странное. Оно содержит несколько карликовых галактик с искажёнными, возмущёнными формами. Это странно.
Давайте взглянем на карликовые галактики в целом. Они маленькие и тусклые и обычно встречаются в скоплениях галактик или рядом с гораздо более крупными спутниками. Галактика Млечный Путь окружена группой карликовых галактик. Интересно, что недавние исследования показывают, что по крайней мере одна из ближайших к нам карликовых галактик – Тукана II, имеет поразительно массивное гало из тёмной материи.
Итак, что же происходит в скоплении Печь? Там карликовые галактики могли быть возмущены гравитационными приливами от ближайших более крупных галактик. Приливы возникают, когда гравитация одного тела по-разному воздействует на разные части другого тела. Это похоже на приливы на Земле, когда Луна сильнее притягивает ту сторону Земли, которая обращена к ней.
Искажённые формы карликовых галактик, замеченные командой, указывают на проблему с нашим пониманием тёмной материи.
“Согласно Стандартной модели, таких возмущений не должно быть”, – сказал Павел Крупа, профессор Боннского и Карлова университетов в Праге. “Ореолы тёмной материи этих карликовых галактик должны частично защищать их от приливных сил”.
Причины искажения карликовых галактик
Крупа и доктор философии студентка Елена Асенсио проанализировала наблюдения за возмущёнными галактиками. Они хотели понять степень гравитационных искажений, которые демонстрируют эти галактики, и то, что их вызывает. Ожидаемый уровень искажений зависит от нескольких факторов. Один из них – внутренние характеристики карликовой галактики. Кроме того, важно, то на каком расстоянии от центра они находятся. Кроме того, как правило, галактики больших размеров, но с небольшим количеством звёзд, могут быть легко взволнованы сильными гравитационными приливами. То же самое верно и для галактик, находящихся ближе к центру скопления.
Исследователи сравнили то, что они видели в скоплении, с наблюдениями, сделанными телескопом VLT в Европейской южной обсерватории. Асенсио указала, что то, что они обнаружили, похоже, указывает на проблемы со Стандартной моделью.
“Сравнение показало, что, согласно стандартной модели, этих карликовых галактик уже не должно существовать”, – сказала Асенсио.
По её словам, это не только нелогично, но и противоречит предыдущим исследованиям. Команда также обнаружила, что сила, необходимая для возмущения карликовой галактики, примерно равна её собственной гравитации.
Что это означает для стандартной модели?
Исследовательская группа отмечает, что эти искажённые формы карликовых галактик в скоплении Печь трудно объяснить, если они окружены тёмной материей. Другими словами, они не должны быть настолько деформированными, если у них есть ореолы. Тем не менее, вот они с потревоженными формами. Это означает, что вокруг этих галактик нет ореолов тёмной материи.
Очевидно, что если то, что обнаружили астрономы, подтвердится, то используемая сегодня Стандартная модель нуждается в некоторой доработке. И есть по крайней мере одно альтернативное объяснение странным формам галактик. Оно называется моделью MOND (сокращение от Modified Newtonian Dynamics). Предполагается, что закон всемирного тяготения Ньютона следует изменить, чтобы учесть наблюдаемые свойства галактик.
По словам Хуншэна Чжао, исследователя из Университета Сент-Эндрюс, обнаружение потревоженных карликовых галактик без ореолов тёмной материи является серьёзной проблемой для нынешней астрофизики. Результаты исследования имеют большое значение для фундаментальной физики.