Спиральные галактики с перемычкой ставят под сомнение общепринятую модель развития Вселенной
Галактика с перемычкой NGC 1300
В новой работе космологи из Мешхедского университета имени Фирдоуси в Иране показали, что быстро вращающиеся галактики с перемычкой встречаются во Вселенной гораздо чаще, чем это допускает общепринятая на сегодня космологическая модель лямбда-CDM.
Согласно современной стандартной космологической модели ΛCDM (лямбда-CDM) наша Вселенная имеет нулевую кривизну, а также помимо обычной барионной материи заполнена тёмной энергией и холодной тёмной материей. Модель возникла на основе наблюдений в конце 1990-х годов.
Как и любая научная теория, она объясняет уже известные феномены и пытается предсказать то, что в принципе можно изучить. Её предсказания, в частности, касаются спиральных галактик с перемычкой. Такие галактики обладают перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.
Стандартная модель утверждает, что вращение этих перемычек должно со временем замедляться из-за трения с гало тёмной материи. Тёмная материя — это форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Само её существование выводится из характеристик вращения галактик.
Однако из приведённых в работе данных, как пишут авторы работы, следует, что галактик с перемычкой на самом деле гораздо больше, чем должно быть согласно стандартной модели. Авторы работы утверждают, что этот факт ставит под сомнение само существование у галактик массивных гало из тёмной материи и их взаимодействие с перемычками через трение. При этом исследователи не заходят так далеко, чтобы полностью отвергнуть устоявшуюся модель.
Как пояснил ведущий автор работы Махмуд Рошан, замена стандартной космологической парадигмы была бы слишком смелым заявлением. Замена или радикальное изменение лямбда-CDM модели эквивалентна вводу новой теории гравитации — подобных смелых шагов новая работа не делает. Однако из неё следует, что текущая гипотеза о характеристика частиц тёмной материи, скорее всего, неверна.
Космологам давно было известно, что быстро вращающиеся галактики с перемычками могут не соответствовать стандартной модели, однако для этого требовалось как провести более тщательные наблюдения, так и построить компьютерные симуляции лучшего качества. Но считалось, что подобное противоречие каким-то образом разрешится после того, как мы получше изучим барионную материю — ту, из которой состоят звёзды, планеты, и т.п.
Рошан с коллегами использовали новейшие симуляции, разработанные коллаборациями IllustrisTNG и EAGLE. Затем они сравнили галактики, полученные в этих симуляциях, с недавними наблюдениями.
Стандартная модель предсказала, что во Вселенной должно существовать гораздо меньше быстро вращающихся галактик, чем мы видим в реальном небе. По какой-то причине гало из тёмной материи, существование которого предсказывает теория, не замедляет вращение перемычек. Полученные данные значительно расходятся с теорией, что поднимает новые вопросы касательно этих гало и составляющих их частиц.
На сегодня есть несколько идей, способных объяснить наблюдения. К примеру, тёмная материя может состоять из сверхлёгких аксионов, гипотетических частиц, чьи квантово-механические свойства позволяют им не оказывать заметного воздействия на вращающиеся галактики.
