Наблюдения за карликовыми галактиками противоречат общепринятой теории эволюции Вселенной

Новости МирТесен

Недавно обнаруженные галактики-спутники Млечного Пути демонстрируют относительно короткую продолжительность существования. Это расходится с общепринятой космологической моделью, согласно которой темная материя должна поддерживать крупные галактики значительным количеством подобных объектов.

Современная модель Вселенной сталкивается с серьезной проблемой – недостатком карликовых галактик. Поясняется это тем, что звезды на периферии спиральных дисков обладают значительной скоростью вращения вокруг центральной точки — явлением, которое объясняют присутствием тёмного вещества. Исходя из этих показателей скорости, предполагается, что Млечный Путь, с его видимым диаметром в 100 тысяч световых лет, должен быть окружен сферическим облаком темной материи шириной более 250 тысяч световых лет.

Однако в таком случае темная материя этого гало должна захватывать и удерживать много карликовых галактик-спутников — 500 штук в случае Млечного Пути. На практике вместо этого астрономы обнаружили только дюжину. Аналогичная картина наблюдается в других галактиках. Ясно, что это указывает на большие проблемы с нашим пониманием темной материи, но в чем именно заключаются проблемы — вопрос, который вызывает постоянные споры.

Часть физических теорий гласит, что этому есть объяснение: карликовые галактики-спутники формируются исключительно при наличии массивной черной дыры в центре, и подобные модели ограничиваютопределяет точное количество таких объектов на одну галактику, схожую по массе с нашей. Следовательно, не может быть никаких 500 карликовых галактик-спутников у нее. Но в современной космологической модели подобных ограничений нет; поэтому расхождение между предсказанным и наблюдаемым количеством небольших галактик остается острой проблемой.

В новой работе, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , предложенпредлагает новый подход к решению этой задачи. Исследователи, опираясь на данные космического телескопа «Гайя», проанализировали орбитальные характеристики карликовых галактик-спутников. На эти характеристики напрямую воздействует скорость движения спутниковой галактики вокруг Млечного Пути. Минимальная энергия наблюдается у близлежащей к нам эллиптической карликовой галактики в Стрельце, динамика которой указывает на то, что она присоединилась к нашей примерно пять-шесть миллиардов лет назад.

У объектов, вращающихся вокруг нашей Галактики на значительно большем расстоянии, наблюдается иная картина в отношении энергии их орбит: она оказывается гораздо выше, чем у эллиптической галактики Стрельца. Анализ скоростей звезд во многих из них демонстрирует весьма широкое разброс значений, что свидетельствует о существенной неустойчивости этих систем. На основании этого анализа ученые попытались определить период времени, в течение которого эти объекты стали спутниками Млечного Пути. Полученные расчеты указывают на значение, значительно меньшее трех миллиардов лет. При этом не удалось обнаружить действительно древние – возраст которых превышает шесть миллиардов лет – карликовые галактики-спутники.

Тем не менее, согласно общепринятой космологической модели, гало темной материи должно обеспечивать накопление подобных объектов на протяжении как минимум десяти миллиардов лет. Таким образом, возникает вопрос о судьбе более ранних спутников – авторы выдвинули гипотезу об их разрушении вследствие динамических колебаний, вызванных взаимодействием с газом и гравитационным воздействием Млечного Пути и его окружения.

Недостаток данного объяснения заключается в том, что оно практически исключает возможность существования значительных количеств темной материи внутри карликовых галактик. Если бы она присутствовала там, то стабилизировала бы эти объекты-спутники и предотвратила их разрушение с течением времени. Это весьма неожиданный вывод, поскольку стандартная космологическая модель не дает четкого объяснения тому, почему множество галактик в окрестностях Млечного Пути могут быть лишены темной материи. Более того, это поднимает вопрос о местонахождении предсказанного этой моделью большого числа карликовых спутников – около 500 для Млечного Пути. Если ранее предполагалось наличие всего лишь нескольких десятков таких объектов, то теперь их количество стремится к нулю, что еще больше усугубляет проблему карликовых галактик в космологии.