Международная группа астрофизиков-наблюдателей обнаружила в 2017 г., что у первых галактик, которые возникли 10 миллиардов лет тому назад, преобладает не темное, а барионное вещество, и вокруг них нет дисков темного вещества.
Принято считать, что образование галактик происходило благодаря фрагментации темного вещества, масса которого во Вселенной почти в пять раз больше массы барионного (обычного).
Возникновение уплотнений темного вещества способствовало скучиванию и барионного вещества, из которого возникли звезды и галактики. Известно, что наша и другие массивные галактики окружены дисками темного вещества
Чтобы выяснить, есть ли диск у конкретной галактики, необходимо получить скорости вращения ее вещества на разных расстояниях от центра галактики.
Если бы галактики были твердыми дисками, в которых масса распределена равномерно, скорость вращения увеличивалась бы с расстоянием от центра.
Если бы галактики были похожи на планетные системы с центральным массивным телом, их плотность и скорость вращения уменьшались бы с расстоянием от центра.
Но галактики и не тверые тела, и не кеплеровские системы: они состоят из многих миллиардов отдельных звезд. Для каждой галактики закон вращения вычисляется отдельно с учетом ее массы, размера и распределения плотности вдоль радиуса. Полученная функция является сочетанием описанных двух видов вращения. В результате получается, что с расстоянием от центра скорость вращения сначала растет в центральных плотных областях галактик, а затем должна падать в периферийных, разреженных областях (рис. 1). Очень важно, что такую зависимость получают, исходя из распределения плотности излучающего, барионного, вещества звезд и газа.
Рис. 1
Наблюдения же нашей и других близких галактик показывают,что скорости вращения не убывают к внешним областям, что не соответствует расчетам по излучающему веществу (рис. 2). Это означает, что в галактиках присутствуют невидимые массы, темное вещество. Природа его неизвестна, возможно даже, что это не вещество.
Рис. 2
От большого Взрыва Вселенной до нашего времени прошло более 13 миллиардов лет. Международная группа астрофизиков наблюдала галактики, которым всего 3-5 миллиардов лет по космическому времени. Это очень далекие и соответственно давно образовавшиеся галактики. (Во Вселенной чем дальше, тем по времени ближе к Началу).
Группа наблюдателей во главе с немецким ученым Рейнхардом Ганзелем использовала Очень большой телескоп (Very Large Telescope) Европейской Южной обсерватории в Чили (рис. 3, 4), самые современные спектрометры и приемники излучения и получила детальные спектры шести галактик.
Рис. 3
Рис. 4
Метод определения скоростей вращения галактик основан на принципе Доплера. При вращении галактики одна ее часть движется к наблюдателю, а другая от него. Поэтому в спектрах, полученных от диаметрально противоположных частей галактики, линии смещаются в разные стороны. По их сдвигу от несмещенного положения можно оценить скорость вращения галактики и даже отдельных областей на разных расстояниях от центра вращения. Реальные проблемы таких наблюдений гораздо сложнее описанного способа, особенно для столь удаленных объектов.
Было обнаружено, что у наблюдавшихся галактик скорости вращения излучающего вещества (звезд, газа) уменьшаются с расстоянием от центров галактик, как на рис 1, что означает, что галактики состоят из излучающего, барионного вещества, а темного вещества в этих галактиках практически нет.
Получив такой неожиданный результат, противоречащий современным представлениям, исследователи пронаблюдали еще 240 галактик. Были подтверждены полученные ранее результаты и найдена зависимость: чем дальше от нашей эпохи к Началу времен, тем меньше темного вещества присутствовало в галактиках. Барионные галактики образовались раньше, чем вокруг них скопилась темная материя.
Из наблюдений делается вывод, что в эпоху образования первых галактик темная материя была распределена равномерно. Для того, чтобы в ней возникли неоднородности плотности, которые мы наблюдаем в нашу эпоху (в скоплениях галактик или в виде дисков, окружающих галактики), потребовались миллиарды лет.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
- 4199 просмотров
Вот Вы говорите, что обнаружили ещё свойство тёмной материи, а что если её и не существует? Мы знаем, что её ввёл Эйнштейн без каких-либо оснований и это до сих пор остаётся теорией. Так может ли быть, что свойство было не про тёмную материю.
Уважаемый Анатолий!
Темную материю не вводили теоретики, тем более Эйнштейн.
Вот выдержка из Википедии:
В данном случае Википедия правильно отражает суть дела. Как показали исследования астрономов, звезды в нашей Галактике, а затем и в других галактиках, движутся не так, как предписывает теория тяготения Ньютона, да и Эйнштейна тоже.
Наиболее простым объяснением этого явления является предположением, что есть невидимая материя, которой примерно в 10 раз больше, чем видимой. Эта материя притягивает все в соответствии с законом тяготения Ньютона, но при этом не излучает света. Это очень странная материя. Следов ее не обнаруживают ни в наших лабораториях, ни на борту космических аппаратов, ни под водой. До сих пор никто не знает, что это за материя.
Есть другое объяснение. Оно состоит в том, что закон тяготения изменяется на больших расстояниях от тяготеющих тел. Для наблюдателя это выглядит как увеличение массы тяготеющих тел, которые находятся далеко друг от друга. Но чтобы проверить это, надо удалиться на значительные расстояния. Но это очень сложная задача.
Несколько таких кораблей есть. На одном из них, Пионер-10, как раз и было обнаружено очень маленькое отклонение от Ньютоновской силы тяготения. Но это требует тщательной проверки. Так что ответ на ваш вопрос - темная материя, чем бы она ни была, - есть! Это просто экспериментальный факт.
А вот с теорией - что это такое, в науке трудности. Мы пока не знаем ответа на этот последний вопрос. Статья RMR_astra - очень хорошое изложение сути явления темной материи.
Анатолий, ответ на заданный вопрос о темной материи автор статьи RMR_astra написала в новой статье.