Тёмная материя усилила свечение ранних галактик

Астрономы впервые включили в модели формирования первых галактик данные о поведении и скорости как обычной, так и темной материи. Анализ показал, что взаимодействие этих компонентов изначально замедляет процесс звездообразования, но впоследствии стимулирует интенсивную вспышку звездообразования в ранних карликовых галактиках.

Галактики с массой до миллиарда солнечных масс более чувствительны к гравитационному воздействию как обычной, так и темной материи. Материю, не взаимодействующую с электромагнитным излучением, но проявляющую себя через гравитационное влияние на движение галактик, называют темной.

В рамках общепринятой космологической модели, галактики эпохи «космического рассвета» возникли из начальных колебаний в плотности барионной, или обычной, материи. Ключевым моментом является то, что на эти неоднородности в плотности оказывали более сильное воздействие флуктуации плотности темной материи. Таким образом, более глубокое понимание процессов формирования первых карликовых галактик из барионной материи позволит лучше понять природу темной материи.

Читайте также:  Анализ данных «Юноны» выявил следы влияния спутника Каллисто на полярные сияния Юпитера

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» способен улавливать эти крошечные, ранние галактики, однако для того чтобы понимать, что именно искать и интерпретировать полученные данные, ученые разрабатывают сложные компьютерные модели. В ходе недавнего исследования астрофизики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) впервые учли взаимодействие газа и темной материи при создании таких моделей.

Темная материя воздействовала на галактики не только посредством изменений в «обычной» материи, но и непосредственно. Наблюдения за движением галактик указывают на то, что они все окружены гало, состоящим из темной материи. По мнению ученых, современные представления сводятся к тому, что большинство частиц темной материи обладают крайне низкой скоростью.

Согласно расчетам, как обычная, так и темная материя обладали значительной скоростью в молодой Вселенной. В результате, потоки «обычного» газа, движущиеся даже на сверхзвуковых скоростях, были отклонены в направлении областей с повышенной плотностью темной материи.

Читайте также:  Обнаружены первые звезды, принадлежащие Магеллановому Потоку

«В ситуациях, когда разница в скоростях потоков незначительна, это действительно происходит. Газ притягивается к темной материей, образуя скопления достаточной плотности, необходимые для начала реакций синтеза, и таким образом формируются звезды, подобные Солнцу, — так объяснила Клэр Уильямс, ведущий автор нового исследования.

Если разница в скоростях была существенной, она могла оказать значительное влияние, что и показали авторы новой работы, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Принимая во внимание значительные различия в скорости и поведении потоков обычной и темной материи, выяснилось, что газ начинает отражаться от медленно движущихся скоплений темной материи. Это приводит к замедлению процесса звездообразования.

Накопившийся газ, благодаря гравитации, возвращается к областям с высокой плотностью, что стимулирует процесс звездообразования. В связи с этим, такие галактики в наблюдаемых данных должны демонстрировать большую светимость, чем предсказывалось ранее.

Читайте также:  Ученые обнаружили межзвездное облако, превышающее размеры Млечного Пути

Обнаружение телескопом «Джеймс Уэбб» скоплений галактик, выделяющихся аномально высокой светимостью, в ранней Вселенной станет подтверждением гипотез астрономов относительно природы темной материи.

«Если темная материя демонстрирует иные свойства, отличные от характеристик обычной холодной темной материи, и эффект потока отсутствует, то обнаружение этих ярких карликовых галактик станет невозможным, и наши гипотезы потребуют пересмотра», — прокомментировал работу профессор астрономии Смадар Наоз.