Посмотрите на галактику, что вы видите? Вы не увидите темную материю… Наверное, много звезд. Туманности тоже. И это, наверное, все. Целая куча звезд и газа в разнообразных красочных ассортиментах; восторг для глаз. И похороненный среди тех звезд, если вы посмотрите достаточно внимательно, вы можете найти планеты, черные дыры, белых гномов, астероиды и всевозможные разные короткие и неожиданные концы. Обычная галактическая среда.

То, что вы не увидите, это то, из чего действительно состоит большая часть этой галактики. Вы не увидите невидимого, скрытого. Вы не увидите большую часть этой галактической массы. Вы не увидите темную материю.

Dark Matters Most

Темная материя является гипотетической формой материи, и в этой гипотезе вы плаваете в ней прямо сейчас. Насколько мы можем судить, основываясь на десятилетиях тщательных, тщательных наблюдений всего, от движения звезд в галактиках до движения галактик в скоплениях до ранних моментов Большого взрыва до роста структуры по всей вселенной (т.е. мы очень много работали над этим), наш космос – это не то, что кажется на поверхности.

Главный результат: большая часть сырья в нашей вселенной просто не взаимодействует со светом. Его обычное имя – «темная материя», но лучшим названием может быть невидимая материя. Мы не совсем уверены, что это такое (мы все еще работаем над этим), но темная материя, кажется, является своего рода микроскопической частицей, которая затопляет каждую галактику, наполняя их дополнительной массой. Поскольку эта темная материя не взаимодействует со светом, она не чувствует никакого отношения к электромагнитной силе, то есть просто проходит сквозь нормальную материю, не замечая и не заботясь ни о чем.

Вес ничто

Как бы ни была мощна эта темная материя с точки зрения объяснения глубоких и запутанных проблем вселенной, у нее есть некоторые слабые стороны. В частности, когда астрофизики проводят компьютерное моделирование роста галактик – отслеживая их образование и развитие в течение миллиардов лет, используя всю известную физику, которая превращает галактику в галактику, – они обнаруживают, что темная материя стремится к реальному, на самом деле скапливаются до неприлично высоких плотностей в центре этих галактик.

Сам по себе это прекрасный и модный прогноз, но он не совсем совпадает с наблюдениями. Хотя мы не можем непосредственно видеть темную материю (помните: невидимая), мы можем видеть ее влияние на все остальное, включая нормальную материю. Темная материя, возможно, не играет в электромагнитную игру, но она говорит с гравитацией, потому что гравитация супер-дружелюбна и способна общаться с каждым кусочком массы и энергии во всей вселенной.

Поэтому, если вы заполняете галактику темной материей, и темная материя имеет тенденцию сильно слипаться в центре, тогда в центре галактики будет много веса, притягивающего окружающий газ. Когда этот газ сжимается в ядро, он сжимается и коллапсирует, вызывая массовые события звездообразования, высыпая мусор новых звезд.

Другими словами, ядра галактик должны иметь кучи на молекулярных кучах газа и звезд. И хотя галактические центры действительно очень богатые места, они не настолько богаты.

Ядро галактики

Ядро галактики, наблюдаемое с использованием инфракрасного и рентгеновского излучения. Фото: НАСА, ЕКА, SSC, CXC и STScI

Вывод о том, что банальное предсказание о поведении темной материи в ядрах галактики не является полной историей. Поскольку у нас есть много других веских причин полагать, что темная материя – это вещь, возникает вопрос: что выбивает ее из ядра?

Встряхивая вещи

Дайте десяти теоретическим физикам проблему, и они найдут дюжину решений. А в случае «остроты» ядер темной материи им удалось высказать всевозможные забавные объяснения. Возможно, темная материя более экзотична, чем мы думали, способная слегка взаимодействовать с собой через новую пятую силу природы, сглаживая себя в ядре. Может быть, темная материя просто немного теплая и энергичная, и ей тяжело сгруппироваться в центре.

Какими бы крутыми ни были эти варианты, возможно, объяснение более приземленное. Темная материя может влиять на поведение нормальной материи через гравитацию, и то же самое верно в обратном направлении. Будучи существенно менее громоздким, чем их темные аналоги, обычная материя нашей вселенной может тянуть, тянуть и распространять все остальное, даже если совсем немного.

Недавно группа астрономов изучила несколько популяций карликовых галактик, где легче всего было бы изучить связь между темной и нормальной материей. Они использовали эти образцы для поиска любых связей между звездообразованием и центральной плотностью. В этом сценарии, если бы галактика испытала много недавних звездообразований, вызвавших взрывные ветры сверхновых и другие всплески темперамента, то это вытеснит из ядра много нормальной материи, а гравитация сделает свое дело и вытянет часть темной материи. вместе с обычными вещами.

Исследование показало интригующий результат: карликовые галактики с большим количеством недавних звездообразований («недавние» были в течение последних шести миллиардов лет) имели более плавную центральную плотность, в то время как их менее активные братья и сестры были гораздо более острыми в своих центрах, поддерживая эту гипотезу о том, что нормальная материя действительно может влиять на темноту. Хотя это не полностью решает загадку природы темной материи, это существенный шаг вперед.

По материалам phys.org