Астрономи встановили вплив темної матерії на еволюцію галактик
Дослідження вперше виявило спостережні докази того, що еволюція та властивості галактик зумовлені не лише масою зір, які вони містять, але й впливом гало темної матерії, які їх оточують.
Про це розповідають в Канарському інституті астрофізики (IAC), передають OstanniPodii.com.
Темна матерія становить близько 85% всієї матерії у Всесвіті. Хоча звичайна матерія поглинає, відбиває та випромінює світло, темну матерію неможливо побачити безпосередньо, що ускладнює її виявлення. Про її існування можна судити з її гравітаційного впливу на видиму матерію - матеріал, з якого формуються зорі, планети та інші об′єкти у космосі.
Галактики складаються з цих двох типів матерії. Темна матерія розподілена в гало - величезних структурах, що оточують галактики, тоді як звичайна матерія в основному присутня в центральних областях, де знаходиться більшість зір.
Традиційно спостережні дослідження еволюції галактик зосереджувалися на ролі звичайної матерії, навіть якщо вона становить досить малу частку маси галактики. Десятиліттями існували теоретичні передбачення щодо впливу темної матерії на еволюцію галактик. Однак, попри численні зусилля, чіткого консенсусу щодо цього немає.
Тепер дослідження, проведене групою вчених з IAC з використанням спостережних даних, вперше підтвердило вплив темної матерії на еволюцію галактик. Роботу опубліковано в журналі Nature Astronomy.
"Темна матерія має очевидний вплив на галактики, оскільки ми можемо її виміряти, але вплив на еволюцію галактик, який ми виявили, - це те, що ми припускали, хоча у нас і не було техніки для його вивчення за допомогою спостережень", - пояснює Лаура Шольц Діаз, докторантка IAC і перша автор статті.
Для вивчення впливу темної матерії команда зосередилася на різниці між масою зір у галактиці та масою, яку можна вирахувати з її обертання, що називається загальною динамічною масою.
Дослідження показало, що вік, вміст металів, морфологія, кутовий момент і швидкість формування зір залежать не тільки від маси цих зір, але й від загальної маси, а це означає, що вона включає компонент темної матерії, який відповідає оцінкам маси гало.
"Ми бачили, що в галактиках з однаковими масами зір їхня зоряна популяція поводиться по-різному залежно від того, чи в гало більше, чи менше темної матерії, іншими словами, еволюція галактики, від її утворення до теперішнього часу, модифікується гало, в якому вона міститься. Якщо гало більш або менш масивне, еволюція галактики з часом буде відрізнятися, і це буде відображатися на властивостях зір, які вона містить", - додає Ігнасіо Мартін Наварро, науковий співробітник IAC, співавтор роботи.
У майбутньому команда планує провести вимірювання зоряних популяцій на різних відстанях від галактичного центру й показати, чи зберігається ця залежність властивостей зір від гало темної матерії на всіх радіусах. Наступний крок у дослідженні дозволить вивчити зв′язок між гало темної матерії та великомасштабною структурою Всесвіту.
"Ці гало темної матерії не створюються самі собою, вони пов′язані філаментами, які є частиною великомасштабної структури, що називається космічною павутиною", - говорить Шольц. "Здається, що маса гало змінює властивості її галактики, але це може бути результатом положення, яке займає кожне гало в космічній павутині. У найближчі роки ми хочемо побачити вплив цієї великомасштабної структури в контексті, який ми вивчаємо", - пояснює вона.
Це дослідження базується на 260 галактиках міжнародного проєкту CALIFA (Область інтегрального поля спадщини Калар-Альто), в якому IAC бере активну участь під координацією Хесуса Фалькона Баррозу, ще одного співавтора роботи.
"Це дослідження дає спектральну інформацію та безпрецедентне просторове покриття галактик", - каже він. "Ці галактики спостерігалися в конфігурації з високою роздільною здатністю, щоб отримати детальні вимірювання їхніх кінематичних властивостей, що дозволило нам дуже точно вивчити рухи зір і таким чином зробити висновок про загальну масу галактик".