В карликовых галактиках нет темной материи

Все карликовые галактики, окружающие Млечный Путь, не должны содержать в себе темной материи, или же имеют мизерные количества этой загадочной субстанции, заявляют астрофизики в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.

"Наши наблюдения показывают, что необычная форма спутников Млечного Пути объясняется тем, что приливные силы, вырабатываемые притяжением нашей Галактики, растягивают и искривляют их. Иными словами, теперь у нет причин считать, что в них есть много темной материи, и искать ее следы в этих скоплениях звезд", — заявил Франсуа Хаммер (Francois Hammer), астрофизик из Парижской обсерватории (Франция).

Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках в 70 годах прошлого века показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех звезд в них.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя – загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".

Сегодня астрономы не сомневаются в существовании этой загадочной субстанции, однако недавно они начали замечать, что многие небольшие и карликовые галактики ведут себя совсем не так, как предсказывают теории их устройства, учитывающие существование этой загадочной субстанции. К примеру, в некоторых из них темной материи неожиданно мало, а по другим она распределена слишком равномерно.

Хаммер и его коллеги выяснили, с чем были связаны подобные странности, изучая своеобразный "пояс" из карликовых галактик, так называемую "гигантскую полярную структуру" (VPOS). Она состоит из нескольких десятков спутников Млечного Пути, которые вращаются вокруг него почти перпендикулярно его диску и при этом "смотрят" в одну и ту же сторону.

Ученых давно интересовало, почему карликовые галактики объединились в подобную структуру – современные теории рождения и эволюции галактик говорят о том, что они просто не успели бы сформировать ее за то время, которое существует Вселенная. Поэтому ученые активно наблюдают за этими карликами, пытаясь убить сразу два зайца – раскрыть секрет формирования VPOS и изучить свойства темной материи, из которой преимущественно состоят эти галактики.

Наблюдая за двумя дюжинами карликовых галактик, обитающих внутри этого пояса, астрономы заметили, что все они движутся в сторону Млечного Пути и достаточно скоро, по космическим меркам, они должны слиться с ним или пролететь через его толщу.

Это наблюдение натолкнуло Хаммера и его коллег на мысль, что на подобные "падающие" галактики должны действовать приливные силы, возникающие в результате их гравитационных взаимодействий с Млечным Путем. Эти силы, в свою очередь, будут растягивать карликов и искажать их форму, из-за чего нам будет казаться, что темной материи в них больше, чем на самом деле.

Руководствуясь этой идеей, астрономы вычислили скорости движения этих галактик и мощность приливных сил, и сопоставили эти значения с тем, как сильно темная материя должна "ускорять" движение звезд в них.

Эти расчеты дали однозначный, но совершенно неожиданный ответ – оказалось, что темная материя никак не влияла на движение звезд в карликовых спутниках Млечного Пути, а приливные силы играли решающую роль в ускоренном движении светил внутри них. Это означает, что темной материи в них практически нет, или же присутствует в этих галактиках в символических количествах.

Первым вещественным доказательством этого, как отмечает Хаммер, может быть недавнее открытие карликовой галактики NGC1052-DF2, в которой астрономы не нашли никаких следов темной материи. Точное измерение массы и скорости движения звезд в других спутниках Млечного Пути и его соседей, галактики Андромеды и M31, поможет понять, так это или нет заключают авторы статьи.