Карликовые галактики бросают вызов тёмной материи ✛
В далёком прошлом, после Большого взрыва, образовались миллиарды галактик. Ещё в первой половине XX века астроном Фриц Цвикки заметил, что скопления галактик движутся слишком быстро, и предположил существование невидимой массы, а позже Вера Рубин убедительно доказала, что звёзды во многих галактиках вращаются так, будто их держит что-то невидимое. В честь открытия расширяющейся Вселенной стоит вспомнить и Жоржа Леметра, который стоял у истоков теории Большого взрыва. Согласно главенствующей теории, каждую галактику окутывает огромное облако тёмной материи — невидимого вещества, которое не излучает свет, но притягивает обычное вещество своей гравитацией. Это облако действует как толстая упругая оболочка, защищающая галактику от внешних воздействий. Однако наблюдения последних лет показывают, что маленькие галактики-спутники, обращающиеся вокруг нашего Млечного Пути, выглядят странно: их формы искажены, а звёзды внутри них движутся быстрее, чем должны.
Елена Асенсио и её коллеги решили проверить, так ли это на самом деле. Они взяли точные данные о движении восьми классических карликовых спутников, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», и вычислили, на каком расстоянии от центра Млечного Пути гравитация разорвала бы эти галактики — это называется приливный радиус. Затем сравнили этот радиус с реальными размерами галактик. В стандартной модели с тёмной материей все спутники были в безопасности: их защитные оболочки были так велики, что Млечный Путь не мог бы их повредить. Но если отказаться от тёмной материи и принять теорию MOND (модифицированная ньютоновская динамика), где гравитация на больших расстояниях работает немного иначе, то картина резко меняется. У нескольких галактик отношение размера к приливному радиусу превысило критический порог — а это значит, что они должны быть заметно растянуты или даже разорваны. Именно это астрономы и видят: у таких спутников, как Малая Медведица и Скульптор, обнаружены звёздные хвосты и перекошенные формы, а спектроскопия показывает, что звёзды в них движутся хаотичнее, чем ожидалось.
Эти результаты заставляют задуматься: а так ли необходима тёмная материя для объяснения того, что мы видим? Если верна теория MOND, то привычные законы гравитации на больших масштабах могут быть неполны, подобно тому, как законы Ньютона уточняются теорией относительности. Интересно, что приливное разрушение может также подпитывать сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, улавливая звёздный материал. Более того, альтернативные теории порой пересматривают даже скорость света, но здесь ключевое изменение касается гравитации. Полученные данные напоминают, что астрономы лишь недавно научились регистрировать гравитационные волны — колебания пространства-времени, которые, как и приливы, переносят энергию. А ещё важно, что эти галактики практически лишены нейтрального водорода, так что газ не может объяснить их странное поведение.
Самая круглая из этих карликовых галактик — Лев II — почти идеальный шар (эллиптичность всего 0.07), а самая сплюснутая — Малая Медведица — сильно искажена (0.55), скорее всего, из-за приливных сил Млечного Пути.
Эта ситуация напоминает научно-фантастический роман «Пандемониум» Питера Гамильтона, где гравитационные бури разрывают звёздные системы, оставляя за собой целые потоки из звёзд.