• гaлaктики
• тeмнaя мaтeрия
• OТO
• кoсмoлoгия

Рaспрeдeлeниe нoрмaльнoй мaтeрии тoчнo oпрeдeляeт грaвитaциoннoe ускoрeниe вo всex рaспрoстрaнeнныx типax гaлaктик, сooбщaeт кoмaндa исслeдoвaтeлeй Case Western Reserve University.

Oпирaясь нa oткрытиe в прoшлoм гoду этoгo сooтнoшeния в спирaльныx и нeпрaвильныx гaлaктикax, кoмaндa пoкaзaлa, чтo этo oтнoшeниe рaдиaльнoгo ускoрeния сущeствуeт и в близлeжaщиx мaссивныx эллиптичeскиx и кaрликoвыx сфeрoидaльныx гaлaктикax.

Этo oбeспeчивaeт дoпoлнитeльныe дoкaзaтeльствa, чтo этo oтнoшeниe рaвнoсильнo нoвoму eстeствeннoму закону, говорят исследователи.

«Это свидетельствует о том, что у нас действительно есть универсальный закон для галактических систем», сказал Федерико Lelli, постдокторант астрономии в Case Western Reserve University и в настоящее время сотрудник ESO. «Это похоже на закон Кеплера для планетарных систем, который не зависит от специфических свойств планеты. Является ли планета скалистой, как Земля или газообразной, подобно Юпитеру, — закон применяется.»

В этом случае наблюдаемое ускорение тесно коррелирует с гравитационным ускорением от видимой массы, независимо от типа галактики. Другими словами, если астрономы измеряют распределение обычной материи, они знают кривую вращения, и наоборот.

«Но до сих пор неясно, что означает это отношение и каково его фундаментальное происхождение,» сказал Lelli. Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.

Исследователи обнаружили, что в 153 спиральных и неправильных галактиках, 25 эллиптичных и линзовидных и 62 карликовых сфероидальных, наблюдаемое ускорение тесно коррелирует с гравитационным ускорением, ожидаемым от взаимодействия только видимой массы.

Наблюдаемые отклонения от этого соотношения не связаны с какой-либо конкретной галактикой и ее свойствами , а совершенно случайны и соответствуют ошибкам измерений.

Это отношение трудно объяснить с точки зрения темной материи, в том смысле, как это понимается в настоящее время, говорят исследователи. Оно также ставит под сомнение нынешнее понимание формирования и эволюции галактик, в которых многие случайные процессы, такие как галактиктические слияния и взаимодействия, притоков и оттоков газа, образования звезд и сверхновых, происходят одновременно.

«Закономерность должна была каким-то образом выйти из этого хаоса», сказал Lelli.

Для того, чтобы сделать свое открытие, исследователи совместили различные трассеровки центростремительного (радиального) ускорения, найденного в различных типах галактик, из которых они сделали сравнения. Кинематическими трассерами были холодные облака газа в спиральных и неправильных галактиках, звезды или горячий газ в эллиптических и линзовидных, а отдельные гигантские звезды — в карликовых сфероидальных.

Исследование включало так называемые ультра-слабые карликовые сфероидальные галактики, но из-за их тусклости, что делает их изучение трудным, исследователи не могут с уверенностью предложить четкую интерпретацию связи радиального ускорения в них.

Тем не менее, растущее доказательство отношения, или естественного закона, требует нового подхода в понимании темной материи и гравитации, говорят исследователи.

«В рамках стандартной парадигмы темной материи, этот закон предполагает, что видимая материя и темная материя должны быть тесно связаны в галактиках на местном уровне, а также и независимо друг от друга на глобальных расстояниях. Они должны знать друг о друге,» сказал Lelli. «В рамках альтернативных моделей, таких как теории модифицированной гравитации, этот закон является ключевым эмпирическим ограничением и может служить руководством для физиков-теоретиков, чтобы построить подходящую математическую модель расширения ОТО Эйнштейна».

Исследование команды до сих пор было сосредоточено на галактиках в ближней части Вселенной, так как они легче поддаются изучению. Lelli и его коллеги планируют проверить соотношение в более далеких галактиках, всего лишь несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Они надеются узнать, справедливо ли такое же отношение на всей протяженности времени жизни Вселенной.