Возможное взаимодействие темной материи друг с другом

Результаты наблюдения за столкновением галактик позволяют предположить, что темная материя может взаимодействовать с другой темной материей иначе, чем посредством сил гравитации. Такие выводы исследователи сделали на основе наблюдений, сделанных с помощью наземного телескопа VLT и космического телескопа Хаббл.

Европейская южная обсерватория объявила результаты исследований поведения темной материи при столкновении целых четырех галактик в скоплении Abell 3827. Ученые провели наблюдения с помощью спектрографа MUSE, установленного на телескопе VLT в обсерватории Параналь в Чили и Космический телескоп Хаббл, расположенный на орбите.

Темная материя остается загадкой для астрономов и физиков. Его присутствие известно из гравитационных взаимодействий с обычным веществом, но до сих пор не было обнаружено каким-либо другим способом. Все галактики окружены скоплениями темной материи, наличие которой объясняет наблюдаемые кривые вращения галактик. Кроме того, благодаря темной материи такие галактики, как Млечный Путь, не коллапсируют при вращении. Темная материя составляет в несколько раз больший процент массы/энергии Вселенной, чем обычная барионная материя (т.е. материя, наблюдаемая в звездах и галактиках).

Для более тщательного изучения темной материи астрономы используют гравитационное линзирование. Когда свет далекой галактики проходит вблизи другой галактики или группы галактик, путь световых лучей нарушается наличием сильного гравитационного поля. Вокруг галактики (группы галактик) формируются искаженные изображения более удаленного объекта. Пространство-время возмущается гравитацией обычной материи галактики (групп галактик), а также гравитацией темной материи. Это позволяет изучить его распространение.

Ученые провели такой анализ в случае столкновения четырех галактик в скоплении Abell 3827. Они сравнили распределение скоплений темной материи с положением ярких галактик. Оказалось, что одно из скоплений темной материи несколько отделено от своей галактики — оно отстает от галактики на 5000 световых лет. Этот разрыв можно объяснить, если темная материя взаимодействует в небольшой степени, помимо гравитации.

Ученые из группы под руководством Ричарда Мэсси из Даремского университета указывают, что причина задержки темной материи связана не с гравитационными силами, а необходимы дальнейшие компьютерные симуляции потенциальных других эффектов, которые могут к этому привести, и наблюдения за последующими столкновениями галактик.

Сдвиг хорошо виден в случае одной из галактик, тогда как остальные три, участвующие в столкновении, также имеют отделенную друг от друга темную материю, но из-за менее благоприятного расположения объектов в явлении гравитационного линзирования констатировать его нельзя. с достаточной уверенностью.

Аналогичные выводы были получены недавно и в других исследованиях столкновений между скоплениями галактик. На тот момент было проанализировано 72 таких столкновения и было установлено, что темная материя, присутствующая в скоплениях галактик, мало взаимодействует друг с другом. Недавние исследования могут иметь дело с процессом, который занимает гораздо больше времени, чем столкновения скоплений галактик, но это пока неясно. Это может быть очень небольшой эффект продолжительностью в несколько миллиардов лет, но гораздо более короткий (например, 100 миллионов лет), но несколько более интенсивный.

Результаты исследования были представлены в статье, появившейся 15 апреля 2015 года в научном журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».