Если и есть что-то, что, по мнению физиков, они знали о темной материи, так это то, что, поскольку она не излучает никаких электромагнитных излучений, ее частицы не могут взаимодействовать с частицами обычной материи, образующими планеты, звезды и галактики, кроме как посредством сила тяжести.
Но новое исследование, проведенное учеными Высшей международной школы перспективных исследований (SISSA) в Италии, впервые обнаружило доказательства прямого взаимодействия между двумя типами материи.
В недавней статье, опубликованной в «Астрономии и астрофизике», исследователи предполагают, что в центре спиральных галактик есть обширная научная область, состоящая в основном из частиц темной материи в
взаимодействуют эти частицы с частицами обычной материи. Что-то, что вступило в прямой конфликт с господствующими теориями.
В исследовании под руководством Гаури Шармы и Паоло Салуччи из SISSA и Глена Ван дер Вева из Венского университета исследователи изучили большое количество галактик, из самых близких к нашей, находящихся более 7.000 миллиардов лет назад. дальний свет.
По словам авторов, это новое исследование представляет собой важный шаг вперед в нашем понимании темной материи, неуловимой субстанции, которую физики безуспешно искали на протяжении десятилетий. Поскольку она не излучает никакого излучения, темная материя не может быть обнаружена напрямую с помощью телескопов. Но ученые знают, что он существует, благодаря гравитационному воздействию, которое он оказывает на обычное вещество, которое мы можем наблюдать. В четыре раза более распространенный, чем материал, из которого образовались звезды и галактики, темный материал считается «скелетом» Вселенной. Без него не могли бы существовать галактики и крупные структуры, которые мы наблюдаем.
«Его доминирующее присутствие во всех галактиках, — объясняет Гаури Шарма, — возникает из-за того, что звезды и газообразный водород движутся так, как будто ими управляет невидимый элемент». И до сих пор попытки наблюдать этот «элемент» были сосредоточены на ближайших галактиках.
Сравните древние галактики
«Однако, — продолжает исследователь, — в этом исследовании мы впервые пытаемся наблюдать и определить распределение масс спиральных галактик с той же морфологией, что и у ближайших, но гораздо дальше, до расстояния в 7.000 миллиардов. световых лет
Паоло Салуччи, со своей стороны, добавляет, что «изучая движение звезд примерно в 300 далеких галактиках, мы обнаружили, что эти объекты также имеют ореол материи и что, начиная с центра галактики, этот ореол действительно имеет темный оттенок». области, в которой его плотность постоянна. Особенность, кстати, которую он уже наблюдал в трезвых исследованиях близких галактик, некоторые из которых также были работой SISSA.
Все больше и больше
Новое исследование показало, что в этой центральной области было что-то совершенно неожиданное и непредвиденное в так называемой «стандартной космологической модели». Для Шармы «в результате контраста между свойствами близких и далеких спиральных галактик, то есть между текущими галактиками и их
предков семи тысячелетий назад, мы могли видеть, что наша единственная необъяснимая область с постоянной плотностью темной материи существует, но также и то, что ее размеры со временем увеличиваются, как если бы эти области подвергались продолжающемуся процессу расширения и разбавления». Что-то очень сложно объяснить, если, как предсказывает современная теория, нет взаимодействия между частицами темной материи с частицами обычной материи.
«В нашем исследовании, — добавляет Шарма, — мы предлагаем доказательства взаимодействия между темной материей и обычной материей, которая со временем медленно выстраивает область постоянной плотности от центра галактики наружу». Но есть еще кое-что.
«Удивительно, — объясняет Салуччи, — эта область с постоянной плотностью расширяется со временем. Это очень медленный процесс, но неумолимый. Самое простое объяснение состоит в том, что на раннем этапе, когда формируется галактика, распределение темной материи в сферическом гало соответствует предсказанию теории с пиком плотности в центре. Впоследствии образовался характерный для спиральных галактик галактический диск, окруженный ореолом частиц чрезвычайно плотного темнеющего вещества. Со временем предлагаемый нами эффект взаимодействия означает, что эти частицы были захвачены звездами или же выброшены во внешние пределы галактики пропорционально времени и, наконец, достигли частиц галактического звездного диска, как мы описываем в статье».
«Результаты исследования, — заключает Шарма, — поднимают важные вопросы для альтернативных сценариев, описывающих частицы темной материи (помимо лямбда-CDM, доминирующей теории), таких как горячая темная материя, интерактивная темная материя и сверхлегкая темная материя».
По словам исследователей, свойства очень далеких галактик в пространстве и времени «предлагают космологам настоящие ворота, чтобы, наконец, услышать тайны темной материи».
