Астрономы предлагают возможное объяснение неуловимых галактик, свободных от темной материи: экстремальная приливная потеря массы в карликовых галактиках, образованных в результате моделирования

Галактики, в которых, кажется, почти нет темной материи – несветящийся материал, который, как считается, составляет 85% материи во Вселенной, – усложняют понимание астрономами содержания темной материи во Вселенной. Такие галактики, которые недавно были обнаружены в ходе наблюдений, бросают вызов используемой астрономами космологической модели, называемой Lambda Cold Dark Matter, или LCDM, где все галактики окружены массивным и протяженным гало темной материи.
Галактики, свободные от темной материи, плохо изучены астрономическим сообществом.

Один из способов изучения возможных механизмов образования этих неуловимых галактик – например, ультрадиффузные галактики DF2 и DF4 – состоит в том, чтобы найти похожие объекты в численном моделировании и изучить их временную эволюцию и обстоятельства, которые приводят к их потере темной материи.
Джессика Доппель, аспирантка факультета физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде и первый автор исследовательской работы, опубликованной в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, объяснила, что во вселенной LCDM во всех галактиках должна преобладать темная материя.
"Это вызов", – сказала она. "Обнаружение аналогов в моделировании того, что видят наблюдатели, важно и не гарантируется.

Начало выяснения происхождения этих типов объектов и их часто аномальных популяций шаровых скоплений позволяет нам еще больше укрепить нашу теоретическую основу формирования темной материи и галактик и подтверждает, что никаких альтернативных форм темной материи не требуется. Мы обнаружили, что холодная темная материя работает хорошо."
Для исследования исследователи использовали космологическое и гидродинамическое моделирование под названием Illustris, которое предлагает модель образования галактик, которая включает в себя звездную эволюцию, обратную связь от сверхновых, рост черных дыр и слияния. Исследователи обнаружили, что пара «карликовых галактик» в скоплениях имела такой же звездный состав, количество шаровых скоплений и массу темной материи, что и DF2 и DF4.

Как следует из названия, карликовая галактика мала, состоит из нескольких миллиардов звезд. Напротив, Млечный Путь, вокруг которого вращается более 20 известных карликовых галактик, имеет от 200 до 400 миллиардов звезд. Шаровые скопления часто используются для оценки содержания темной материи в галактиках, особенно в карликах.

Исследователи использовали моделирование Illustris, чтобы исследовать происхождение странных карликовых галактик, таких как DF2 и DF4. Они нашли смоделированные аналоги карликов без темной материи в виде объектов, которые эволюционировали в скоплениях галактик в течение долгого времени и потеряли более 90% своей темной материи из-за приливного удаления – удаления материала из-за галактических приливных волн. силы.
«Интересно, что один и тот же механизм приливного расслоения может объяснить другие свойства карликов, таких как DF2 и DF4 – например, тот факт, что они являются« ультрадиффузными »галактиками», – сказала соавтор Лора Сейлс, доцент кафедры физики и науки. астрономия в UCR и научный руководитель Доппеля. "Наше моделирование предлагает комбинированное решение как структуры этих карликов, так и их низкого содержания темной материи.

Возможно, именно из-за экстремальной приливной потери массы в обычных карликовых галактиках образуются ультрадиффузные объекты."
В сотрудничестве с исследователями из Института астрофизики Макса Планка в Германии группа Sales в настоящее время работает над улучшенными симуляциями, которые имеют более подробную физику и численное разрешение, примерно в 16 раз лучше, чем симуляция Illustris.
«С этими данными мы сможем расширить наше исследование даже на карликов с меньшей массой, которые более многочисленны во Вселенной, и ожидается, что в их центрах преобладает темная материя, что затрудняет их объяснение», – сказал Доппель. "Мы будем исследовать, может ли приливная очистка дать карликам путь к истощению их внутреннего содержания темной материи. Мы планируем сделать прогнозы относительно содержания звезд, шарового скопления и темной материи в карликах, которые затем мы будем сравнивать с будущими наблюдениями."

Исследовательская группа уже удостоилась награды на W. M. Обсерватория Кека поможет ответить на некоторые вопросы, касающиеся наблюдений за карликами в скоплении Девы.
Исследование поддержано грантами НАСА и Национального научного фонда.

Пластиковые машины