Темна матерія становить близько 85% усієї матерії у Всесвіті. Хоча звичайна матерія поглинає, відбиває та випромінює світло, темну матерію неможливо побачити прямо, що ускладнює її виявлення. Про її існування можна дізнатися через її гравітаційний вплив на видиму матерію, тобто речовину, що входить до складу зір, планет й інших об’єктів у космосі.
Галактики складені з цих двох типів матерії. Темна матерія розподілена в гало, які є величезними структурами, що оточують галактики, натомість звичайна матерія головно присутня в центральних ділянках, де міститься більшість зір.
Традиційно спостережні дослідження еволюції галактик зосереджені на ролі звичайної матерії, хоча вона становить досить малу частку маси галактики. Протягом десятиліть існували теоретичні прогнози щодо впливу темної матерії на еволюцію галактик. Однак, попри численні зусилля, однозначної думки щодо цього немає.
Тепер наукова група, яку очолювали дослідники з Інституту астрофізики Канарських островів (Instituto de Astrofísica de Canarias, IAC), вперше за допомогою спостережень зуміли підтвердити вплив темної матерії на еволюцію галактик. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy.
«Темна матерія має явний вплив на галактики і ми можемо його виміряти, але вплив на еволюцію галактик, який ми виявили, — це те, що було передбачено, коли ще астрономи не мали можливостей вивчати його за допомогою спостережень», — пояснила Лаура Шольц Діас (Laura Scholz Díaz), докторант IAC і перший автор статті в Nature Astronomy.
Щоб вивчити вплив темної матерії, наукова група зосередила увагу на різниці між масою зір у галактиці та масою, яку можна визначити за її обертанням. Цю масу називають загальною динамічною масою галактики.
Дослідження показали: що вік, вміст металів, морфологія, кутовий момент і швидкість утворення зір залежать не тільки від сукупної маси зірок, але й від загальної маси. Це означає, що для пояснення еволюції галактики треба брати до уваги таку кількість темної матерії, яка відповідає оцінкам маси гало.
«Ми бачили, що в галактиках з однаковими масами зір їхнє зоряне населення поводиться по-різному залежно від того, чи гало має більше або менше темної матерії, іншими словами, еволюція галактики від її формування й дотепер залежить від гало, в якому вона міститься. Якщо вона має більш-менш масивне гало, еволюція галактики з плином часу буде іншою, і це відображатиметься на властивостях зір, які вона містить», — додав Ігнасіо Мартін Наварро (Ignacio Martín Navarro), дослідник IAC, який є співавтором статті.
У майбутньому наукова група планує виконати вимірювання популяцій зір на різних відстанях від центра галактики і показати, чи існує на всіх радіусах залежність властивостей зір від гало темної матерії. Наступний крок у дослідженні дасть змогу вивчити зв’язок між гало темної матерії та великомасштабною структурою Всесвіту.
«Ці гало темної матерії не виникають і не існують окремо, вони з’єднані нитками, що утворюють частину великомасштабної структури, яку називають космічною павутиною», — зазначила Шольц. «Маса гало, здається, змінює властивість його галактики, але це може бути результатом положення кожного гало в космічній мережі. В найближчі роки ми хочемо побачити вплив цієї великомасштабної структури на контекст, який ми вивчаємо», — пояснила вона.
Виконане дослідження базується на даних спостережень 260 галактик, виконаних у рамках міжнародного проєкту CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area). Інститут астрофізики Канарських островів бере в ньому активну участь під керівництвом Хесуса Фалькона Баррозу (Jesús Falcón Barroso), ще одного співавтора статті.
«Це дослідження дає спектральну інформацію та забезпечує безпрецедентне просторове охоплення галактик», — сказав він. «Ці галактики спостерігали в конфігурації з високою роздільною здатністю, щоб отримати докладні вимірювання їхніх кінематичних властивостей, що дозволило нам дуже точно вивчити рух зір і, таким чином, зробити висновок про загальну масу галактик».
За інф. з сайту https://phys.org
