Изображение галактики, показывающее слева ее звездный компонент, а справа (в негативе) темную материю, присутствующую в ее гало. Фото: Габриэль Перес Диас, SMM (IAC) / команда EAGLE
Темная материя составляет примерно 85% всей материи Вселенной. В отличие от обычной материи, которая взаимодействует со светом посредством поглощения, отражения и излучения, темная материя остается невидимой, что затрудняет ее прямое наблюдение. О его присутствии можно судить по гравитационному влиянию, которое он оказывает на видимую материю, такую как звезды, планеты и различные небесные тела.
Галактики состоят из этих двух типов материала: темной материи, которая распределена в гало, представляющих собой огромные структуры, окружающие галактики, и обычной материи, которая в основном присутствует в центральных областях, где находится большинство звезд.
Традиционно наблюдательные исследования эволюции галактик концентрировались на роли обычной материи, даже несмотря на то, что она составляет весьма небольшую долю массы галактики. На протяжении десятилетий существовали теоретические предсказания о влиянии темной материи на эволюцию галактик. Однако, несмотря на многочисленные усилия, четкого консенсуса по этому поводу нет.
Прорыв в исследовании темной материи
Теперь исследованиям, проведенным командой МАК, удалось впервые с помощью наблюдений подтвердить влияние темной материи на эволюцию галактик. «Темная материя оказывает очевидное влияние на галактики, потому что мы можем ее измерить, но обнаруженное нами влияние на эволюцию галактик было предложено, хотя у нас не было техники для его изучения путем наблюдений», — объясняет Лаура Шольц. Диас, научный сотрудник IAC и первый автор статьи.
Чтобы изучить влияние темной материи, команда сосредоточилась на разнице между массой звезд в галактике и массой, которую можно вывести из ее вращения, называемой полной динамической массой. Исследования показали, что возраст, содержание металлов, морфология, угловой момент и скорость образования звезд зависят не только от массы этих звезд, но и от общей массы, а это значит, включая темную материю. компонент, который соответствует оценкам массы гало.
«Мы видели, что в галактиках с равными массами звезд их звездное население ведет себя по-разному в зависимости от того, имеет ли гало больше или меньше темной материи, другими словами, эволюция галактики от ее образования до настоящего времени видоизменяется. ореолом, в котором он содержится. Если у нее есть более или менее массивное гало, эволюция галактики с течением времени будет иной, и это отразится на свойствах содержащихся в ней звезд», — добавляет Игнасио Мартин Наварро, исследователь МАК, соавтор проекта. автор статьи.
Будущие направления исследований
В будущем команда планирует провести измерения звездного населения на разных расстояниях от центра галактики и показать, сохраняется ли эта зависимость от гало темной материи свойств звезд на всех радиусах. Следующий шаг в исследованиях позволит изучить связь между гало темной материи и крупномасштабной структурой Вселенной.
«Эти ореолы темной материи не созданы сами по себе, они соединены нитями, которые составляют часть крупномасштабной структуры, называемой «космической паутиной», — говорит Шольц. «Похоже, что масса гало изменяет свойства галактики, но это может быть результатом положения, занимаемого каждым гало в космической паутине. В ближайшие годы мы хотим увидеть эффект от этой крупномасштабной структуры в изучаемом нами контексте», — объясняет она.
Это исследование основано на 260 галактиках КАЛИФА (Интегральная полевая зона Calar Alto Legacy) международный проект, в котором IAC активно участвует под руководством Хесуса Фалькона Баррозу, еще одного соавтора статьи. «Этот обзор дает спектральную информацию и дает беспрецедентный пространственный охват галактик», — говорит он. «Эти галактики наблюдались в конфигурации с высоким разрешением, чтобы получить подробные измерения их кинематических свойств, что позволило нам очень точно изучать движения звезд и таким образом сделать вывод об общих массах галактик».
Ссылка: «Барионные свойства близлежащих галактик в зависимости от динамического отношения звезд к полной динамической массе», Лаура Шольц-Диас, Игнасио Мартин-Наварро, Хесус Фалькон-Баррозо, Мария Любенова и Гленн ван де Вен, 19 февраля 2024 г., Природа Астрономия.
DOI: 10.1038/s41550-024-02209-8