Установлены новые закономерности формирования галактик

Европейские исследователи выяснили, что соотношение темной и «обычной» материи в центральных областях галактик является величиной постоянной.

В апреле этого года группа ученые, среди которых были и авторы данной работы, показали, что распределение темной материи в галактиках подчиняется строгим законам (результаты исследования изложены в статье журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society). Они рассмотрели обширную выборку галактик и установили следующее: произведение ρ0•r0, где ρ0 - плотность темной материи в центре галактики, а r0 - расстояние, на котором плотность темной материи уменьшается в четыре раза по сравнению с «центральной», сохраняется на уровне 280•1030 кг/пк2 для всех галактик. Таким образом, средняя поверхностная плотность темной материи в пределах r0 также является величиной постоянной, как и гравитационное ускорение g на радиусе r0, связанное с действием темного гало: gтемн (r0) = 3,2•10-9 см/с2.

Авторы решили исследовать природу обнаруженных закономерностей и постарались связать их с «обычной» материей. В своей работе они проанализировали параметры 28 галактик (2 карликовых сфероидов, 2 карликовых неправильных галактик и 24 спиральных галактик), которые значительно отличаются друг от друга по своим размерам и светимости.

Как оказалось, в случае привычной для нас барионной материи действуют аналогичные законы: в пределах r0 сохраняется средняя поверхностная плотность, а соответствующая величина gбарион (r0) имеет значение 5,7•10-10 см/с2 для всех галактик. Это означает, что в пределах r0 сохраняется и соотношение темной и «обычной» материи. Следовательно, у крупных галактик высокой светимости всегда большой радиус r0 и низкая «центральная» плотность темной материи.

Полученные данные удивили исследователей, поскольку соотношение темной и обычной материи должно, как считалось, зависеть от истории взаимодействия галактики с ее соседями. «В физике нет такого закона, который мог бы дать объяснение этому результату», - говорит один из авторов работы Хун Шэн Чжао (Hong Sheng Zhao) из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания).

Полная версия отчета ученых опубликована в журнале Nature; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.