Новости космоса: Группа ученых находит отношение радиальных ускорений во всех распространенных типах галактик.

Фев 17, 2017 Леонид Гляделов

Распределение нормальной материи точно определяет гравитационное ускорение во всех распространенных типах галактик, сообщает команда исследователей Case Western Reserve University.

Опираясь на открытие в прошлом году этого соотношения в спиральных и неправильных галактиках, команда показала, что это отношение радиального ускорения существует и в близлежащих массивных эллиптических и карликовых сфероидальных галактиках.

Это обеспечивает дополнительные доказательства, что это отношение равносильно новому естественному 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.