Ранние галактики не показали следов доминирования тёмной материи

Если сегодня скорость вращения звёзд вокруг центров своих галактик определяется, как считается, тёмной материей, то 10 миллиардов лет назад это было не так.

Международная группа учёных исследовала степень влияния тёмной материи на ранние галактики, существовавшие 10 миллиардов лет назад. Им не удалось найти заметных следов такого влияния. Скорость вращения периферийных звёзд вокруг центров древних галактик увеличивалась по мере удаления от этих центров. Сегодня из-за предположительного влияния тёмной материи она остаётся постоянной. Это значит, что древние галактики формировались в принципиально иных условиях при доминирующем влиянии обычной материи. Соответствующая статья опубликована в Nature.

Авторы работы собрали данные по скорости движения звёзд в нескольких сотнях массивных древних галактик, удалённых от Земли настолько, что их свет шёл до нас около 10 миллиардов лет. Оказалось, что те из них, что дальше от центра, вращаются вокруг него медленнее, чем те светила, что лежат ближе к центру. Это резко противоречит картине, наблюдаемой в нашей Галактике (т.е. Млечном Пути) и вообще во всех близких галактиках, относящихся к текущей эпохе истории Вселенной.

В современную эпоху звёзды с периферии галактик вращаются вокруг центров этих галактик не так, как предсказывала нормальная кеплеровская динамика. Скажем, если в Солнечной системе по мере удаления от Солнца орбитальная скорость планет падает, то для звёзд в галактиках она почему-то не уменьшается. Принято считать, что всё дело во влиянии тёмной материи, которая находится на окраинах галактик и своей гравитацией раскручивает звёзды на окраинах их видимых дисков. Таким образом, "неправильные" кривые вращения светил в галактиках — одно из важнейших доказательств существования тёмной материи.

Тот факт, что этого влияния тёмной материи не наблюдалось 10 миллиардов лет назад, порождает сложные вопросы. Этот вид материи не мог появиться в позднюю эпоху. Более того, ранее утверждалось, что именно он сыграл роль гравитационного "пылесоса": вокруг скоплений тёмной материи должны были возникнуть и скопления обычной, ведь тёмной по массе в несколько раз больше и именно она, по современным взглядам, доминирует во Вселенной.

Исследователи отмечают необычность своих выводов. Чтобы объяснить их, они предполагают, что по каким-то причинам обычная материя в древней Вселенной была сосредоточена в центрах свежеобразованных галактик. Тёмная материя в галактиках при этом была "размазана" в виде облака низкой плотности, простирающегося намного дальше, чем видимая часть галактических дисков. Почему всё было именно так и как случилось, что доминирующая по массе тёмная материя была распределена менее плотно, чем не доминирующая обычная, — вопросы непростые. К тому же они выходят за рамки данной конкретной работы.

Материалы по теме:

Учёные "очистили" чёрные дыры от тёмной материи