Темна матерія становить близько 85% усієї матерії у Всесвіті. Хоча звичайна матерія поглинає, відбиває та випромінює світло, темну матерію неможливо побачити безпосередньо, що ускладнює її виявлення. Про його існування можна судити через його гравітаційний вплив на видиму матерію, матеріал, який утворює зірки, планети та інші об’єкти в космосі.
Галактики складаються з цих двох типів матеріалу. Темна матерія розподілена в гало, які є величезними структурами, що оточують галактики, тоді як звичайна матерія в основному присутня в центральних областях, де знаходиться більшість зірок.
Традиційно спостережні дослідження галактичної еволюції зосереджені на ролі звичайної матерії, хоча вона становить досить малу частку маси галактики. Протягом десятиліть існували теоретичні прогнози щодо впливу темної матерії на еволюцію галактик. Однак, незважаючи на численні зусилля, однозначної думки щодо цього немає.
Тепер дослідження під керівництвом команди IAC вдалося підтвердити, вперше за допомогою спостережень, вплив темної матерії на еволюцію галактик. Робота опублікована в журналі Nature Astronomy.
«Темна матерія має очевидний вплив на галактики, оскільки ми можемо її виміряти, але вплив на еволюцію галактик, який ми виявили, є те, що було запропоновано, хоча у нас не було техніки для вивчення цього за допомогою спостережень», — пояснює Лаура. Шольц Діас, докторант IAC і перший автор статті.
Щоб вивчити вплив темної матерії, команда зосередилася на різниці між масою зірок у галактиці та масою, яку можна визначити за її обертанням, яка називається загальною динамічною масою.
Дослідження показали, що вік, вміст металу, морфологія, кутовий момент і швидкість утворення зірок залежать не тільки від маси цих зірок, але й від загальної маси, а це означає включення компонента темної матерії. що відповідає оцінкам маси гало.
«Ми бачили, що в галактиках з рівними масами зірок їхнє зіркове населення поводиться по-різному залежно від того, чи гало має більше або менше темної матерії, іншими словами, еволюція галактики від її формування до теперішнього часу змінюється. гало, в якому вона міститься. Якщо вона має більш-менш масивне гало, еволюція галактики з плином часу буде іншою, і це відображатиметься на властивостях зірок, які вона містить», – додає Ігнасіо Мартін. Наварро, дослідник IAC, який є співавтором статті
У майбутньому команда планує провести вимірювання зіркових популяцій на різних відстанях від центру галактики і показати, чи зберігається залежність властивостей зірок від ореолу темної матерії на всіх радіусах. Наступний крок у дослідженні дозволить вивчити зв’язок між гало темної матерії та великомасштабною структурою Всесвіту.
«Ці ореоли темної матерії не створюються окремо, вони з’єднані нитками, які утворюють частину великомасштабної структури, яка називається космічною павутиною», — каже Шольц. «Маса гало, здається, змінює властивість його галактики, але це може бути результатом положення кожного гало в космічній мережі. У найближчі роки ми хочемо побачити вплив цієї великомасштабної структури на контекст, який ми вивчаємо”, – пояснює вона.
Це дослідження базується на 260 галактиках CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), міжнародному проекті, в якому IAC бере активну участь під керівництвом Хесуса Фалькона Баррозу, ще одного співавтора статті.
«Це дослідження дає спектральну інформацію та забезпечує безпрецедентне просторове покриття галактик», — каже він. «Ці галактики спостерігали в конфігурації з високою роздільною здатністю, щоб отримати детальні вимірювання їхніх кінематичних властивостей, що дозволило нам дуже точно вивчити рух зірок і, таким чином, зробити висновок про загальну масу галактик».