Международная группа астрофизиков-наблюдателей обнаружила в 2017 г., что у первых  галактик, которые возникли 10 миллиардов лет тому назад, преобладает не темное, а барионное вещество, и вокруг них нет дисков темного вещества.

   Принято считать, что образование галактик происходило благодаря фрагментации  темного вещества, масса которого во Вселенной почти в пять раз больше массы барионного (обычного).

      Возникновение уплотнений темного вещества способствовало скучиванию и барионного вещества, из которого возникли звезды и галактики. Известно, что наша  и другие массивные галактики окружены дисками темного вещества

   Чтобы выяснить, есть ли диск у конкретной галактики, необходимо получить скорости вращения ее вещества на разных расстояниях от центра галактики.

   Если бы галактики были твердыми дисками, в которых масса распределена равномерно, скорость вращения увеличивалась бы с расстоянием от центра.

   Если бы галактики были похожи на планетные системы с центральным массивным телом, их  плотность и скорость вращения уменьшались бы с расстоянием от центра.

    Но галактики и не тверые тела, и не кеплеровские системы: они состоят из многих миллиардов отдельных звезд. Для каждой галактики закон вращения вычисляется отдельно с учетом ее массы, размера и распределения плотности вдоль радиуса. Полученная функция является сочетанием описанных двух видов вращения. В результате получается, что с расстоянием от центра скорость вращения сначала растет в центральных плотных областях галактик, а затем должна падать в периферийных, разреженных областях (рис. 1). Очень важно, что такую зависимость получают, исходя из распределения плотности излучающего, барионного, вещества звезд и газа.

Рис. 1

   Наблюдения же нашей и других близких галактик показывают,что скорости вращения не убывают к внешним областям, что не соответствует расчетам по излучающему веществу (рис. 2). Это означает, что в галактиках присутствуют невидимые массы, темное вещество. Природа его неизвестна, возможно даже, что это не вещество.

Рис. 2

   От большого Взрыва Вселенной до нашего времени прошло более 13 миллиардов лет. Международная группа астрофизиков наблюдала галактики, которым всего 3-5 миллиардов лет по космическому времени. Это очень далекие и соответственно давно образовавшиеся галактики. (Во Вселенной чем дальше, тем по времени ближе к Началу).

   Группа наблюдателей во главе с немецким ученым Рейнхардом Ганзелем использовала Очень большой телескоп (Very Large Telescope) Европейской Южной обсерватории в Чили (рис. 3, 4), самые современные спектрометры и приемники излучения и получила детальные спектры шести галактик.

Рис. 3

Рис. 4

    Метод определения скоростей вращения галактик основан на принципе Доплера. При вращении галактики одна ее часть движется к наблюдателю, а другая от него. Поэтому в спектрах, полученных от диаметрально противоположных частей галактики, линии смещаются в разные стороны. По их сдвигу от несмещенного положения можно оценить скорость вращения галактики и даже отдельных областей на разных расстояниях от центра вращения. Реальные проблемы таких наблюдений гораздо сложнее описанного способа, особенно для столь удаленных объектов.

   Было обнаружено, что у наблюдавшихся галактик скорости вращения излучающего вещества (звезд, газа) уменьшаются с расстоянием от центров галактик, как на рис 1, что означает, что галактики состоят из излучающего, барионного вещества, а темного вещества в этих галактиках практически нет.

   Получив такой неожиданный результат, противоречащий современным представлениям, исследователи пронаблюдали еще 240 галактик. Были подтверждены полученные ранее результаты и найдена зависимость:  чем дальше от нашей эпохи к Началу времен, тем меньше темного вещества присутствовало в галактиках.  Барионные галактики образовались раньше, чем вокруг них скопилась темная материя.

   Из наблюдений делается вывод, что в эпоху образования первых галактик темная материя была распределена равномерно. Для того, чтобы в ней возникли неоднородности плотности, которые мы наблюдаем в нашу эпоху (в скоплениях галактик или в виде дисков, окружающих галактики), потребовались миллиарды лет.