Темная материя доминирует в галактиках ранней Вселенной: новое исследование
Международная группа исследователей обнаружила темную материю, доминирующую в гало двух сверхмассивных черных дыр в галактиках, находящихся примерно в 13 миллиардах световых лет от нас, сообщается в новом исследовании. Работа новое представление о взаимосвязи между темной материей и сверхмассивными черными дырами, когда Вселенная была еще совсем молодой, и о том, как галактики развивались до сегодняшнего дня.
Первым человеком, обнаружившим, что темная материя играет важную роль в галактиках, была астроном Вера Рубин, которая в 1970-х годах заметила, что внешние части галактик вращаются с более высокой скоростью, чем ожидалось, образуя то, что позже было названо плоской кривой вращения. Если бы галактики состояли только из звезд и газа и подчинялись законам Ньютона, окраины галактики двигались бы медленнее, чем пиковая скорость ближе к центру галактики.
Наблюдения могли бы иметь смысл только в том случае, если бы существовало большое количество невидимой массы, позже названной темной материей, которая окружала бы галактику как гало, позволяя звездам и газу в любом месте, далеком от центра галактики, двигаться с более высокой скоростью.
Теперь международная исследовательская группа изучила гало сверхмассивных черных дыр, находящихся на расстоянии около 13 миллиардов световых лет.
«Вера Рубин предоставила первые доказательства существования темной материи, используя кривые вращения близлежащих местных галактик. Мы используем ту же технику, но теперь в ранней Вселенной», — сказал профессор Джон Сильверман, автор работы.
Благодаря данным с телескопа ALMA и линии излучения ионизированного углерода (C+) исследователи смогли раскрыть газовую динамику двух родительских галактик-квазаров при красном смещении 6. Изучая кривые вращения каждой галактики (рисунок 2), они обнаружили, что темная материя составляет около 60 процентов их общей массы.
Изменения скорости с радиусом в галактике фиксируются сине-смещенным газом (движущимся к исследователям) и красно-смещенным газом (движущимся от них) (рисунок 1).
Интересно, что кривые вращения в далекой Вселенной из прошлых исследований показывают уменьшение окраин галактики, что означает низкую долю темной материи. Но новые данные показывают плоскую кривую вращения, похожую на массивные дисковые галактики вблизи Земли, что указывает на то, что для объяснения высоких скоростей требуется больше темной материи (рисунок 2).
Результаты работы команды проливают свет на сложную взаимосвязь между темной материей и сверхмассивными черными дырами. Они предлагают важную часть головоломки в понимании того, как галактики эволюционировали от ранней Вселенной до структур, которые мы наблюдаем сегодня.