Так называемая теория самовзаимодействующей темной материи помогает объяснить, почему NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4, пара ультрадиффузионных галактик, расположенных примерно в 65 миллионах световых лет от созвездия цета, содержат мало темной материи.
Преобладающая теория темной материи, известная как холодная темная материя, или CDM, предполагает, что частицы темной материи не сталкиваются, кроме гравитации.
Более новая теория, называемая само-взаимодействующей темной материей, или СИДМ, предполагает, что частицы темной материи само-взаимодействуют через новую темную силу.
Обе теории объясняют, как возникает общая структура Вселенной, но они предсказывают различные распределения темной материи во внутренних областях галактики.
СИДМ предполагает, что частицы темной материи сильно сталкиваются друг с другом во внутреннем гало галактики, вблизи ее центра.
Как правило, видимая галактика находится в невидимом ореоле темной материи. Недавние наблюдения галактики NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4 (DF4 и DF2, для краткости) показывают, однако, что эти ультра-диффузных галактик содержат очень мало, если таковые имеются, дело темное.
"Обычно считается, что темная материя доминирует в общей массе галактики",-сказал доктор хай-Бо Ю, научный сотрудник отдела физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде.
"Наблюдения DF2 и DF4 показывают, однако, что отношение их темной материи к их звездным массам составляет около 1, что в 300 раз ниже, чем ожидалось.”
"Чтобы устранить это несоответствие, мы рассмотрели, что гало DF2 и DF4 могут терять большую часть своей массы из-за приливных взаимодействий с массивной галактикой NGC 1052.”Это изображение Хаббла показывает ультра-диффузную галактику NGC 1052-DF4; выделенные объекты представляют собой шаровые скопления.
Это изображение Хаббла показывает ультра-диффузную галактику NGC 1052-DF4; выделенные объекты представляют собой шаровые скопления.
Используя сложное моделирование, доктор Юй и его коллеги из Университета Цинхуа воспроизвели свойства DF2 и DF4 с помощью приливной зачистки — зачистки материала галактическими приливными силами — с помощью NGC 1052.
Поскольку галактики-спутники не могут удерживать лишенную массу своими собственными гравитационными силами, она эффективно добавляется к массе NGC 1052.
Исследователи рассмотрели сценарии CDM и SIDM и обнаружили, что последний сценарий формирует галактики с дефицитом темной материи гораздо более благоприятно, чем CDM, поскольку приливная потеря массы внутреннего гало более значительна, а распределение звезд в SIDM более диффузно.
"Потеря приливной массы может произойти как в гало CDM, так и в гало SIDM”, - сказал д-р Ю.
“В МЧР внутренняя структура гало является "жесткой" и устойчивой к приливному обнажению, что затрудняет типичному гало МЧР потерю достаточной внутренней массы в приливном поле для размещения наблюдений DF2 и DF4.”
"В отличие от этого, в SIDM, само-взаимодействия темной материи могли бы толкать частицы темной материи из внутренних областей во внешние, делая внутреннее гало "более пушистым" и соответственно увеличивая потерю приливной массы. Далее, звездное распределение становится более диффузным.”
"Типичное гало МЧР остается слишком массивным во внутренних областях даже после приливной эволюции.”
Работа группы была опубликована в журнале Physical Review Letters.