Сблъсък разкъсва тъмната материя и започва образуването на звезди


Бедните на тъмна материя галактики са толкова дифузни, че можете да видите направо през тях.
Увеличете / Бедните на тъмна материя галактики са толкова дифузни, че можете да видите направо през тях.

Смята се, че първите галактики на Вселената са се образували на места, където много тъмна материя се е сляла, осигурявайки гравитационното привличане, за да привлече достатъчно нормална материя за създаване на звезди. И към днешна дата е невъзможно да се обясни поведението на почти всички галактики, които сме наблюдавали, без да се заключи, че те имат значителен компонент на тъмната материя.

Почти, но не всички. Наскоро бяха идентифицирани шепа галактики, които са тъмни и дифузни и изглежда имат сравнително малко тъмна материя. За известно време тези галактики не можеха да бъдат обяснени, което повдига въпроси дали наблюденията са предоставили точна картина на техния състав. Въпреки това изследователите наскоро установиха един от начините да се образуват галактиките: Една малка галактика може да бъде погълната от по-голяма, която пази тъмната материя и изплюва звездите.

Сега е предложен втори вариант, базиран на поведението на тъмната материя в галактическия куп. Този модел може да обясни серия от обекти, открити в близост до бедни на тъмна материя галактики. И това може да предполага, че подобни на галактики обекти могат да се образуват без основен компонент на тъмната материя.

Време за куршуми

Галактическият куп, който е вдъхновение за този модел, се нарича Bullet Cluster. Първо описано през 2006 г, тази огромна група от галактики е продукт на сблъсък между два различни по-рано клъстера. Тъй като тъмната материя не взаимодейства физически, частта от тъмната материя на всеки от двата клъстера премина грациозно през мястото на сблъсък и продължи по пътя си. За разлика от това, обикновената материя претърпя действителен сблъсък, като ударните вълни се развиха в големите количества газ, които придружаваха галактическите купове.

Наблюденията на гравитационните лещи показват, че по-голямата част от масата е с тъмната материя, която се е преместила покрай мястото на сблъсъка. Но по-голямата част от видимата материя все още е близо до мястото, където първоначално се е случил сблъсъкът. Този метод за разделяне на обикновена и тъмна материя има издържа добре към по-нататъшни наблюдения и моделиране.

Новата работа разчита на разширяване на механизма, участващ в създаването на Bullet Cluster, до мащаба на отделните галактики. Физиката работи по същия начин: сблъсъкът сблъсква нормалната материя в разхвърлян сблъсък, движен от нейните взаимодействия, докато тъмната материя преминава плавно през бъркотията. Не е ясно колко от обикновените структури на материята могат да оцелеят в този вид бъркотия. Но тъй като може да има много газ, след като тъмната материя се придвижи, е възможно обикновената материя да образува структури, в които липсва компонент на тъмната материя.

Новото изследване прилага тази логика към двете най-добре установени галактики без тъмна материя, наречени DF2 и DF4, които са галактики джуджета, които съществуват близо до нормална, голяма галактика, наречена NGC 1052.

Това отива до 11

Лесно е да се моделират сблъсъци между галактики джуджета, които създават ситуация, подобна на Bullet Cluster, с разделени тъмна и обикновена материя. Взети заедно, те се наричат ​​сблъсъци на “куршум джудже”. (Куршумът джудже изглежда по-описателен, но това не беше избрано по някаква причина.)

Но в този случай изследователите успяха да наложат много ограничения на модела въз основа на физическата ситуация около NGC 1052. Едно от тези ограничения беше предоставено от NGC 1052, голямата галактика в района. Няма реална причина да очакваме подобни сблъсъци на галактики да се случват близо до голяма галактика като тази. Присъствието му в района предполага, че близостта е била централна за сблъсъка: една от по-малките галактики, участващи в сблъсъка, е била в орбита около NGC 1052.

Очевидно наличието и на двете в орбита би направило сблъсъка по-вероятен. Но това също би означавало, че галактиките джуджета няма да имат комбинирана скорост, която би създала достатъчно жесток сблъсък. Така че поне една от галактиките ще трябва да влезе извън системата и да набере скорост, докато бъде привлечена към NGC 1052.

Другото основно ограничение, което имат, е съществуването на двете бедни на тъмна материя галактики, DF2 и DF4, както и усещането за тяхното относително движение. Относителното движение позволи на изследователите да проследят движенията на галактиките назад във времето и да заключат, че всеки сблъсък вероятно се е случил преди около 8 милиарда години, което е в добро съгласие с възрастта на някои от звездите в DF2.

Моделите на сблъсъка предполагат, че в допълнение към DF2 и DF4, този сблъсък трябва да произведе две богати на тъмна материя галактики джуджета и те трябва да изглеждат приблизително по линията, дефинирана от DF2 и DF4. Така изследователите потърсиха в каталог от обекти за други галактики джуджета в региона, които може да са се появили от сблъсъка. Вместо общо четири обекта, те откриха 11.