Кажется, темная материя очень долго цепляется за галактики. Большинство галактик, которые существовали 10 миллиардов лет назад, содержали примерно столько же темной материи, сколько галактики сегодня, что противоречит более ранним исследованиям, в которых предполагалось, что вокруг галактик в ранней Вселенной скрывалось меньше темной материи.
«Темная материя была так же многочисленна в звездообразующих галактиках в далеком прошлом, как и в настоящее время» , - сказал Альфред Тили, астроном из Даремского университета в Англии и ведущий автор нового исследования. Исследование было недавно отправлено в журнал Monthly Notices Королевского астрономического общества и опубликовано 16 ноября в препринтном журнале arXiv . «Это не было полной неожиданностью, но в действительности мы не знали, будет ли реальность наблюдений соответствовать ожиданиям теории». [ 11 самых больших вопросов без ответов о Dark Matter ]
Темная материя составляет приблизительно 85 процентов от общей массы в нашей известной вселенной, но таинственное вещество не взаимодействует со светом, оставляя ученых в неведении относительно его точной природы. Таким образом, вместо того, чтобы смотреть на это, астрономы должны полагаться на гравитационное притяжение темной материи к нормальной материи, называемой барионной материей , которая составляет звезды, туманности и планеты, которые мы видим в ночном небе, а также все деревья, камни и людей. на земле.
Темная материя имеет тенденцию слипаться в гало вокруг галактик; Астрономы обнаружили это, измерив, как быстро вращаются галактики. Согласно закону тяготения Ньютона, звезды на окраинах галактики должны вращаться гораздо медленнее, чем звезды в центре. Но в 1960-х годах астрономы обнаружили быстрые пригородные звезды на краю Млечного Пути, которые намекали на то, что дополнительная материя скрывается за галактическими орбитами этих звезд.
Исследования с тех пор измеряли тысячи скоростей вращения по всей вселенной, подтверждая присутствие этих ореолов темной материи.
В новом исследовании исследователи использовали данные двух исследований 1500 звездообразующих галактик для расчета скорости вращения галактик, насчитывающей 10 миллиардов лет. Точно измерить вращение галактик далеко в космическом прошлом трудно, потому что эти древние галактики невероятно далеки и слабы. Итак, ученые оценили среднее значение, сгруппировав галактики по расстоянию и затем объединив их свет.
«Наша оценка количества темной материи в галактиках является средней для всего населения в каждую эпоху», - сказал Тили в интервью Live Science. «Количество темной материи в отдельных галактиках может значительно отличаться».
Учитывая массу и плотность галактик, исследователи обнаружили почти эквивалентное количество темной материи для галактик,которые существовали давным-давно в нашем космическом прошлом, как для галактик в нашей локальной вселенной.
Но не все полностью убеждены. Полученные данные противоречат предыдущим исследованиям, которые обнаружили, что в галактиках ранней вселенной было меньше темной материи, чем в более молодых галактиках. В этих исследованиях рассматривались гораздо более массивные отдельные галактики и использовалась другая модель для определения количества темной материи.
«[Новое исследование] использует только один из четырех независимых подходов, которые мы использовали, чтобы прийти к нашему выводу», - Рейнхард Гензел, ведущий автор одного из предыдущих исследований и астроном из Института инопланетной физики им. Макса Планка в Гархинге, Германия , рассказал Live Science.
Тили обнаружил, что результаты его команды сильно зависят от модели, которую они использовали. В конечном итоге он решил использовать модель, которая, как он и его коллеги обнаружили, более представительной для галактик с малой массой, которые, по мнению ученых, преобладали в раннюю эпоху.
Компьютерное моделирование показывает, что галактики с очень большой массой, подобные изученным Гензелем, редки в далекой вселенной. «Похоже, что [их] результаты применимы к очень массивным галактикам в эту далекую эпоху, но, возможно, они не являются репрезентативными для галактик со сравнительно более низкой звездной массой, как те, которые мы изучали в нашей работе», - сказала Тили в интервью Live Science.
Новые результаты соответствуют тому, что можно было бы ожидать от преобладающей модели "лямбда-холодной темной материи", описывающей нашу вселенную. Эта модель объясняет, как устроена вселенная и почему она расширяется все быстрее.