Галактика похожа на гигантскую карусель: звёзды и газ кружатся вокруг центра, и скорость их движения выдаёт, сколько всего вещества в этой карусели. Если бы мы видели только светящуюся материю, внешние части вращались бы медленнее, чем показывают наблюдения. Значит, есть невидимая масса — тёмная материя, которая держит галактику вместе.
Астрономы взяли 20 галактик из обзора MIGHTEE и построили для каждой подробную карту вращения. Чтобы понять, сколько в галактике обычного вещества (звёзд и газа), нужно знать, сколько света даёт каждая звезда. Обычно используют одно среднее число для всей галактики, но здесь впервые применили «умный» подход: яркость звёзд оценивали отдельно в разных областях. Это как взвешивать не весь торт целиком, а каждый кусок по отдельности. Такой способ позволил точнее отделить вклад звёзд от вклада тёмной материи.
Результат: когда мы учитываем, что разные части галактики светят по-разному, модели тёмной материи (так называемые профили Наварро–Френка–Уайта) ложатся на данные гораздо лучше. Это значит, что будущие исследования тёмной материи должны смотреть не на галактику в целом, а на её отдельные участки — иначе можно ошибиться в выводах о том, как устроена скрытая часть Вселенной.
Такой же принцип работает и в быту: если вы хотите узнать, сколько сахара в компоте, недостаточно попробовать одну ложку сверху — нужно перемешать и оценить весь объём. Астрономы теперь умеют «перемешивать» свет галактик, и это приближает нас к разгадке тёмной материи.
Скорость вращения галактик измеряют по сдвигу радиоволн от облаков водорода — это как определять скорость машины по изменению тона её гудка.