Астрофізики підійшли на крок ближче до розгадки однієї з найголовніших таємниць Всесвіту: чому гало темної матерії залишаються абсолютно «темними», не формуючи зір. Дослідження, опубліковане науковцями з Університету Сан-Дієго Ітаном Надлером, встановило критичну межу маси для таких об’єктів: гало, легші за 10 млн сонячних мас, можуть існувати, ніколи не створивши жодної зорі. Це виявилося в десятки разів нижче за попередні оцінки.
Темна матерія — невидимий каркас Всесвіту
Кожна галактика, включаючи Чумацький Шлях, «плаває» у гігантському океані темної матерії — таємничої субстанції, яка невидима, втім, помітна завдяки гравітаційній взаємодії. Ці невидимі «гало» слугують основою для народження світил: газ, притягнутий їхньою силою, стискається, нагрівається й запалює термоядерні реакції. Але чи всі гало проходять цей шлях?
Досі вважалося, що зореутворення припиняється в гало масою від 100 млн до 1 млрд сонячних. Однак нові симуляції Надлера, побудовані на аналізі охолодження молекулярного водню, змінюють ці уявлення. Виявляється, навіть у гало масою всього 10 млн сонячних газ може стиснутися достатньо, щоб утворити зорі. А от менші скупчення — вже ніколи.
«Якщо існують гало, які ніколи не створювали зір, вони можуть бути невидимими «тінями», що складають значну частину маси Всесвіту», — пояснює Надлер. Це відкриває новий шлях для вивчення темної матерії: якщо такі об’єкти виявити, ми зможемо зрозуміти її природу та роль у формуванні галактик.
Раніше науковці вважали, що ключем до зореутворення є охолодження атомарного водню. Проте нові моделі показують: у малих гало молекулярний водень (H₂) охолоджує газ ефективніше, дозволяючи зорям народжуватися навіть у менших структурах. Але нижче 10 млн сонячних мас навіть цього недостатньо — гало залишаються темними назавжди.
Полювання на «тіні»
Відповіді можуть прийти вже найближчими роками. Космічний телескоп James Webb (JWST), який досліджує далекі куточки космосу в інфрачервоному діапазоні, разом з обсерваторією Vera Rubin, що розпочне роботу 2025 року, зможуть виявити непрямі ознаки темних гало. Наприклад, лінзування або динаміку карликових галактик.
«Це як знайти острів, який не видно у телескоп, але який впливає на припливи в океані», — порівнює Надлер. Якщо темні гало існують, вони змінять наші уявлення про те, як еволюціонував Всесвіт, і, можливо, допоможуть розкрити головну загадку сучасної фізики — що таке темна матерія.
Дослідження Надлера не лише звужує пошуки темних гало, а й ставить нові запитання. Чи є ці об’єкти «невдалими галактиками», чи вони взагалі ніколи не мали шансу засяяти? Відповіді на них можуть переписати космологію і зробити темну матерію трохи більш зрозумілою.
Раніше ми повідомляли про те, як темна матерія змушує планети обертатися швидше.
За матеріалами scitechdaily.com
