Ученые установили, что темная материя, вероятно, является более странной субстанцией, чем считалось до сих пор. В частности, привычные законы гравитации оказались для нее не совсем верны. Статья исследователей появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит New Scientist. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые анализировали распределение темной материи в центрах 28 галактик (двух карликовых сфероидов, двух карликовых неправильных галактик и 24 спиральных галактик), которые значительно отличаются друг от друга по своим размерам и светимости. Так как эта загадочная субстанция не участвует в электромагнитном взаимодействии, то анализ распределения проводится на основании данных о движении звезд. В результате ученым удалось установить, что соотношение обычной материи и темной является величиной постоянной. Как оказалось, в случае привычной для нас барионной материи действуют аналогичные законы: в пределах r₀ сохраняется средняя поверхностная плотность, а соответствующая величина g_барион (r₀) имеет значение 5,7•10^-10 см/с² для всех галактик. То есть в пределах r₀ сохраняется также соотношение темной и «обычной» материи. Следовательно, у крупных галактик высокой светимости всегда большой радиус r₀ и низкая «центральная» плотность темной материи.

Полученные данные удивили исследователей, поскольку соотношение темной и «обычной» материи должно, как считалось, зависеть от истории взаимодействия галактики с ее соседями, например, участвовала она в столкновениях со своими соседями или спокойно развивалась в изоляции. Гравитационное взаимодействие во время столкновений, по словам ученых, обязано приводить к перераспределению материи и, следовательно, изменению соотношения разных ее видов в участниках "аварии". «В физике нет такого закона, который мог бы дать объяснение этому результату», — говорит один из авторов работы Хун Шэн Чжао (Hong Sheng Zhao) из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания).

Новые результаты являются продолжением аналогичной работы, также опубликованной в 2009 году. В предыдущем исследовании астрофизики выяснили, что плотность темной материи в галактическом центре является величиной почти постоянной. При этом, по привычным законам гравитации, ее плотность должна увеличиваться при приближении к геометрическому центру скопления.

Для объяснения необычных результатов ученые предлагают выйти за пределы представлений о темных частицах, как просто о массивных элементарных частицах. Например, некоторые предлагают ввести еще одно фундаментальное взаимодействие (к уже имеющимся четырем - слабому, сильному, электромагнитному и гравитационному). Совсем недавно физики предложили рассматривать темную материю как состоящую из темных атомов, в состав которых входят темные протоны и электроны, между которыми действует темный аналог электромагнетизма.

Ссылки по теме:  Galaxy study hints at cracks in dark matter theories - New Scientist, 30.09.2009

Источник:  lenta.ru