Необычно плотная галактика может стать первым убедительным доказательством существования нетрадиционной формы «липкой» темной материи, отличающейся от общепринятых представлений об этой загадочной космической субстанции.
В стандартной модели космологии так называемая холодная темная материя взаимодействует с остальной Вселенной только через гравитацию, что заставляет ее собираться в невидимые рыхлые облака вокруг галактик. Их можно обнаружить только по косвенным признакам — гравитационному линзированию света от других галактик на пути к Земле.
Однако некоторые из этих темных гало плотнее — словно их формирование обусловлено не только гравитацией. Одно из возможных объяснений — гипотеза «липкой» темной материи, согласно которой она способна взаимодействовать сама с собой.
Некоторые свидетельства существования такой «липкой» или самовзаимодействующей темной материи уже находили, но было сложно точно определить ее расположение в галактике, чтобы полностью соответствовать предсказаниям.
Ученые Портсмутского университета обнаружили темное гало в галактике SDSS J0946+1006, которое может изменить эту картину. Оно необычно плотное и расположено точно в центре галактики — как и предсказывали модели.
«Профиль плотности темной материи соответствует некоторым из этих моделей самовзаимодействующей темной материи», — говорит профессор астрофизики Томас Коллетт.
На самом деле SDSS J0946+1006 — не одна, а три галактики, расположенные практически друг за другом на расстоянии 3, 6 и 11 миллиардов световых лет. Это превращает их в уникальную гравитационную линзу, что позволило астрономам рассчитать распределение темной материи, применив статистическую модель к данным космического телескопа «Хаббл».
Результатами исследователи поделились на страницах Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Они обнаружили, что темное гало почти наверняка находится в центре галактики, а также рассчитали гравитационное распределение обычной и темной материи, которое соответствует моделям самовзаимодействующей темной материи.
«Способы обнаружения темной материи крайне ограничены, поскольку она не излучает свет. Но гравитационное линзирование дает нам прекрасный и точный метод изучения массы», — объясняет Коллетт.
«Поразительно! Если оценки плотности верны, стандартная холодная темная материя не может это объяснить», — восхищен Эндрю Робертсон из Научного центра Карнеги в Пенсильвании. Однако, хотя самовзаимодействующая темная материя — правдоподобное объяснение, пока рано делать однозначные выводы, подчеркнул он.
«Невероятно интересно. Сейчас обнаружено несколько таких сгустков темной материи, и все они кажутся более плотными, чем ожидалось. Возможно, это эффект выборки — самые компактные просто легче заметить. Но также это могут быть первые намеки на то, что темная материя способна на большее, чем просто гравитация», — добавил профессор Ричард Мэсси из Даремского университета.
Холодная или теплая: анализ 41 млн галактик проливает свет на свойства темной материи
Темная материя взаимодействует сама с собой — вывод ученых дает путь к новой физике