V-kosmose.com

Новое понимание ореолов темной материи

Изображение имитируемого скопления галактик, демонстрирующее наличие границы или «края».

Изображение имитируемого скопления галактик, демонстрирующее наличие границы или «края».

Исследования Университета Пенсильвании могут открыть секреты одного из наиболее загадочных веществ во Вселенной. В 1970-х годах ученые поняли, что в галактических движениях происходит что-то странное. Вещество на краю вращалось также быстро, как на внутренней части. Но закон гравитации говорит, что на окраинах все замедляется. Причиной оказалась темная материя, которая напрямую не контактирует со светом.

Исследователи считают, что более 80% материи заперта в таинственных частицах темной материи, которая влияет на все. Она простирается на бесконечные пространства и достигает наиболее отдаленных звезд, создавая гало темной материи. Пока звезды в галактиках вращаются четким диском, эти частицы напоминают неконтролируемый пчелиный рой, летящий хаотично.

Исследователям Бхувнеш Джайн и Эрику Бакстеру стало интересно, есть ли у этих ореолов края или какие-то границы. Обычно нам кажется, что такой переход должен быть плавным, но моделирование отмечает заметную черту. Ученые полагают, что причиной тому «эффект всплеска».

«Представьте, что у вас есть огромное гало черной материи», – говорит Бакстер. – «Оно гравитирует материал и ускоряется. Когда попадает в ореол, то поворачивается и начинается выходить за орбиту. Этот поворот – всплеск, потому что материал словно разбрызгивается».

При «разбрызгивании» материи, она замедляется. Так как эффект происходит в различных направлениях, то вещество на краю начинает накапливаться и резко падает. Используя Слоановский цифровой небесный обзор, ученые рассмотрели распределение галактик вокруг скоплений. Проверив множество объектов, они заметили падение на краю скопления. Они также нашли доказательства этого в форме цветов галактик. Когда они заполнены газом, то формируют множество горячих звезд (проявляются голубым).

«Но эти большие проживают короткую жизнь», – говорит Бакстер». – «Они взрываются. В итоге остаются более старые звезды и красные».

Двумерное сравнение двух моделей для профиля плотности гало. В этом случае функция «края» необходима.

Двумерное сравнение двух моделей для профиля плотности гало. В этом случае функция «края» необходима.

При осмотре галактик внутри скоплений они кажутся красными, потому не формируют звезд. Галактика может прекратить активность, если скопление отбирает газ. Из-за этого ученые ожидали, что галактики, которые провели больше времени на орбите скопления, будут красными, а те, что начинают падать, – синими.

Это подтвердилось, ведь на границе было заметно резкое смещение цветов. И это удивительно, так как изменение цветов галактик – это длительный процесс. Исследователи занялись еще одним проектом, используя Dark Energy Survey. С его помощью можно создавать массивные небесные карты. Он задерживается на определенном участке несколько минут, а потом переходит к следующему. И все это растягивается на несколько лет с использованием разнообразных фильтров.

Чтобы исследовать ореолы, они применяют галактическое линзирование (свет изгибается при гравитационном воздействии материи). Это поможет отследить, как скопления растягивают изображения галактик позади себя.

Ученые надеются, что их исследование поможет понять, что же собою представляет темная материя. Если они вычислят край гало темной материи, то смогут на практике испытать теорию гравитации Эйнштейна и раскрыть природу темной материи.