 В ходе наблюдений сталкивающихся галактик на Очень Большом Телескопе ESO и Космическом Телескопе Хаббла NASA/ESA наблюдалось негравитационное взаимодействие одной области темной материи с другой.
Группа астрономов изучала процесс столкновения сразу четырех галактик в скоплении галактик Abell 3827. Использовался приемник MUSE, установленный на телескопе ESO VLT в Чили, а также изображения, полученные на орбитальном телескопе Хаббла. С помощью этих инструментов ученые смогли установить распределение массы в системе сталкивающихся галактик и сравнить его с распределением излучающегося вещества.
Несмотря на то, что темная материя невидима, ее положение можно было выявить благодаря влиянию ее гравитации на траекторию световых лучей, идущих от более далеких галактик. Это явление, когда свет от более далеких галактик искривляется невидимым массивным объектом, называется гравитационным линзированием. Прямо на луче зрения, на котором находятся сталкивающиеся галактики, оказалась более далекая галактика, свет от нее по пути к Земле проходит через область, где происходит столкновение. Масса сталкивающихся галактик заметно искажает пространство-время, и в результате траектория световых лучей от дальней галактики искривляется.
Согласно существующей теории, все галактики погружены в облака темной материи. Если бы не ее сдерживающее влияние, галактики, в том числе и Млечный Путь, разлетелись бы в разные стороны в процессе вращения под действием центробежных сил. Этого не происходит именно потому, что 95 процентов массы Вселенной составляет темная материя. Считается, что из общей массы и энергии Вселенной 68% приходится на долю темной энергии, 27% составляет темная материя и только 5% - обычное вещество. Таким образом, цифра 95% соответствует общей доле темной составляющей Вселенной. Природa темной материи и энергии остается загадкой.
В ходе наблюдения четырех сталкивающихся галактик астрономы обнаружили, что одно из облаков темной материи как бы «отстало» от своей галактики примерно на 5000 световых лет (50 000 000 000 000 000 километров). Это не очень большое расстояние по космическим меркам, но, например, космическому кораблю NASA «Вояджер» понадобилось бы для преодоления такого расстояния 90 миллионов лет.
Такое отставание темной материи от связанной с ней галактики во время столкновений может произойти, когда темная материя взаимодействует сама с собой посредством негравитационных сил. Компьютерное моделирование показывает, что избыточное трение при столкновении галактик замедляет движение темной материи. Природа этого замедления неясна - оно может быть вызвано как хорошо известными эффектами, так и какими-либо экзотическими доселе неизвестными силами. Все, что можно сказать сейчас по этому поводу – что это не гравитация.
Основной автор работы Ричард Мэсси (Richard Massey) из Дарэмского университета объясняет: “Раньше мы думали, что темная материя просто окружает галактики и ни во что не вмешивается, проявляется только своим гравитационным притяжением. Но если бы оказалось, что во время этого столкновения темная материя тормозится, это могло бы стать первым свидетельством того, что в «темной зоне», в окружающей нас скрытой Вселенной, идут сложные физические процессы.”
Исследователи отмечают, что нужны дальнейшие исследования для обнаружения других эффектов, которые тоже могут привести к такому запаздыванию. Придется провести похожие наблюдения других галактик, смоделировать столкновение галактик на компьютере.
Член исследовательского коллектива Лилия Уильямс (Liliya Williams) из университета Миннесоты добавляет: “Мы знаем, что темная материя существует, мы видим проявления ее гравитационного притяжения, которое определяет структуру Вселенной. Но мы все еще поразительно мало знаем о том, что же такое сама темная материя. Наши наблюдения показывают, что темная материя может проявляться не только через гравитационное взаимодействие, но и посредством сил другой природы, а это значит, что некоторые принципиальные объяснения природы темной материи теперь могут быть отброшены.”
Астрономы провели наблюдения 72 столкновений между скоплениями галактик, в каждой из которых находится до 1000 отдельных галактик, и обнаружили, что темная материя взаимодействует сама с собой очень слабо. Однако в этом набюлюдении рассматриваются движения отдельных галактик, а не скоплений. Исследователи говорят, что столкновения между галактиками, возможно, продолжались дольше, чем представлялось ранее. За длительное время влияние даже очень слабых сил трения смогло накопиться и создать заметное запаздывание темной материи по отношению к связанной с ней галактике. Трение, которое замедлило движение темной материи, могло быть либо очень слабым, но действующим на протяжении более миллиарда лет, либо относительно сильным и действующим на протяжении “всего” 100 миллионов лет.
Источник |
