Наука Испании. Темная материя воздействует на галактики так же, как 13 млрд лет назад

Исследователи изучили спектр излучения радиоисточников в центрах древних галактик, чтобы понять, какой была масса скоплений темной материи вокруг них

Международный коллектив астрономов (Испания, Китай. Япония) впервые измерил массу «колец» из темной материи, которые окружают более 100 далеких черных дыр, и пришел к выводу, что характер действия этой невидимой субстанции на активные ядра галактик фактически не менялся в последние 13 млрд лет. Выводы ученых были опубликованы в статье в научном издании The Astrophysical Journal.

«Мы впервые измерили типичную массу скоплений темной материи, которые окружали сверхмассивные черные дыры в древних галактиках примерно 13 миллиардов лет назад. Мы обнаружили, что эти скопления невидимой материи были примерно в 3-10 триллионов раз тяжелее Солнца, что совпадает с недавними замерами для активных ядер более близких к нам галактик», — говорится в исследовании.

К такому выводу пришла группа астрофизиков из Японии, Китая и Испании под руководством профессора Университета Токио Нобунари Касикавы в ходе наблюдений за большим числом древних квазаров, которые мы видим в том состоянии, в котором они находились примерно 13 млрд лет назад, в первые эпохи существования Вселенной.

Квазары — одни из самых ярких объектов на небе, поэтому астрономы могут изучать их излучение на предельно больших расстояниях. Эти мощные источники излучения возникают, когда активная сверхмассивная черная дыра в центре галактики поглощает огромные количества окружающей ее материи. Ученые считают, что в этом процессе участвуют скопления темной материи, окружающие галактику.

​​​​​Ученых давно интересует, каким был характер распределения темной материи на заре Вселенной и как скопления невидимой субстанции влияли на формирование галактик и сверхмассивных черных дыр в их центрах. В частности, наличие крупных и плотных скоплений темной материи в ранней Вселенной могло бы объяснить, как в некоторых древнейших галактиках могли быстро возникнуть крупные черные дыры, сопоставимые по массе с их аналогами в ближайших соседях Млечного Пути.

Профессор Касикава и его коллеги собрали данные наблюдений за 107 древнейшими галактиками с квазарами в центре при помощи телескопа «Субару», установленного на Гавайских островах. Астрономы изучили особенности спектра излучения этих галактик и сопоставили их между собой, что позволило определить примерную массу «кольца» из темной материи, которая окружает сверхмассивные черные дыры в центре изученных древних галактик.

Эти расчеты указали на то, что типичная масса скоплений темной материи, окружающей древнейшие квазары, была примерно в 3-10 трлн раз больше солнечной, что сопоставимо с замерами этого параметра для близлежащих галактик и менее древних объектов. По мнению астрономов, это совпадение говорит о том, что характер влияния темной материи на галактики и сверхмассивные черные дыры не изменился за последние 13 млрд лет, что накладывает новые ограничения на теории, описывающие эволюцию Вселенной.

О темной материи
Длительное время астрономы предполагали, что мироздание состоит из той видимой материи, которая составляет основу всех светил, туманностей, галактик, скоплений пыли и планет. Когда ученые впервые точно измерили скорость вращения звезд на периферии и в центральных регионах близлежащих к нам галактик, они обнаружили, что светила на окраинах этих скоплений звезд двигались примерно в десять раз быстрее, чем на то указывала теория.

Сейчас астрономы считают, что аномально высокая скорость вращения звезд вокруг центров галактик связана с существованием недоступной наблюдению темной материи, на долю которой приходится примерно 75% от всей массы материи во Вселенной. Последние несколько десятилетий астрономы пытаются обнаружить следы существования темной материи и измерить свойства ее частиц, что пока не удается сделать, так как она не взаимодействует с электромагнитным излучением.