Дефицит темной материи в двух далеких галактиках может указывать на существование новой темной силы

На расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли находятся две ультрадиффузные (с чрезвычайно низкой светимостью) галактики — NGC 1052-DF2 и NGC 1052-DF4. Обе принадлежат к категории галактик-спутников и вращаются вокруг более массивной и более яркой галактики — NGC 1052. Недавние наблюдения двух галактик показали, что они содержат очень мало темной материи, если вообще содержат ее. Эта загадка поставила под сомнение понимание ученых того, как образуются галактики. Теперь исследователи из Калифорнийского университета и их коллеги из Университета Цинхуа в Пекине утверждают, что раскрыли тайну.

Исследователи рассмотрели две теории, которые предсказывают распределение темной материи во внутренних областях галактик, а также объясняют, как возникает общая структура Вселенной. Первый — CDM (холодная темная материя) — предсказывает, что частицы темной материи слабо взаимодействуют с обычной материей и что они бесстолкновительны, за исключением гравитации. Вторая теория — SIDM (самовзаимодействующая темная материя) противоречит CDM и предполагает, что частицы темной материи имеют сильные взаимодействия посредством новой темной силы и сталкиваются друг с другом во внутреннем гало галактики.

Согласно исследованию, опубликованному 9 сентября в журнале Physical Review Letters, исследователи предположили, что две галактики могут терять свою массу из-за приливных взаимодействий с их родительской галактикой NGC 1052. Затем ученые провели симуляции, воспроизводящие свойства обеих галактик. приливное разрушение — удаление материала NGC 1052. Это происходит из-за того, что галактики-спутники не могут сохранить массу, унесенную их собственной гравитационной силой, поэтому масса добавляется к NGC 1052. Во время моделирования исследователи рассмотрены оба сценария CDM и SIDM.

Согласно их результатам, теория SIDM формирует галактики без темной материи, подобные двум рассматриваемым, более благоприятно, чем сценарий CDM.

«Приливная потеря массы может происходить как в гало CDM, так и в SIDM», — сказал доктор Хай-Бо Ю, исследователь из отдела физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде. «В CDM структура внутреннего ореола является« жесткой »и устойчивой к приливным разрывам, что затрудняет для типичного ореола CDM потерю достаточной внутренней массы в приливном поле для размещения наблюдений DF2 и DF4. Напротив, в SIDM, Самовзаимодействие темной материи может выталкивать частицы темной материи из внутренних областей во внешние, делая внутренний ореол более «пушистым» и, соответственно, увеличивая приливную потерю массы. Кроме того, звездное распределение становится более размытым », — сказал доктор Ю.