Астрономы вывели формулу для поиска галактик без темной материи
Астрофизики нашли способ выявлять галактики, лишённые тёмной материи, используя только их видимые (барионные) свойства. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и описывает корреляцию, напоминающую известное соотношение радиального ускорения, но применяемую к другой популяции галактик.
Стандартная теория формирования галактик предполагает, что все они содержат тёмную материю. Однако недавно были обнаружены несколько объектов, в которых её практически нет, что вызвало споры в научном сообществе. Новая статья показывает, что такие галактики не являются результатом экзотических процессов, а возникают в ходе обычных механизмов, работающих с необычной интенсивностью.
Исследователи проанализировали выборку ультрадиффузных и карликовых сфероидальных галактик — их свойства похожи на уже подтверждённые галактики без тёмной материи. Они искали формулу, которая связывала бы барионную долю (отношение массы обычной материи к полной массе) со звёздной массой, эффективным радиусом, расстоянием до родительской галактики и её барионной массой.
Оказалось, что барионная доля сильнее всего коррелирует с гравитационным ускорением, создаваемым только барионами, или, что эквивалентно, со средней поверхностной яркостью. Зависимость приблизительно обратно пропорциональна этому ускорению. По форме она отличается от классического соотношения радиального ускорения, но применима к другому типу галактик.
Галактики без тёмной материи занимают крайнюю точку на этой корреляции. Это свидетельствует о том, что они образуются в результате стандартных процессов, но при экстремальных условиях. Важным практическим выводом стало предсказание: все ультрадиффузные галактики ярче примерно 25 звёздных величин на квадратную угловую секунду в g-диапазоне должны обладать очень низким содержанием тёмной материи.
Таким образом, астрономы получили простой наблюдательный критерий для поиска этих редких объектов. Открытие помогает лучше понять роль тёмной материи в формировании галактик и может привести к пересмотру некоторых аспектов теории.
