Звездная обратная связь объясняет загадочную связь темной и обычной материи
Астрофизики из международной коллаборации NIHAO провели детальное моделирование эволюции 31 галактики и выяснили, что звездная обратная связь — выброс энергии и вещества от сверхновых и звездного ветра — способна объяснить давнюю загадку: почему размеры звездных дисков и радиусы темных гало так тесно связаны.
Ранее предполагалось, что эта корреляция может указывать на неизвестное взаимодействие между барионами и темной материей за пределами гравитации. Однако новое исследование, основанное на гидродинамических симуляциях, демонстрирует, что барионная обратная связь сама перераспределяет темную материю, создавая наблюдаемое соотношение.
Ученые проанализировали эволюцию галактик от красного смещения z=2 до наших дней и выделили три класса систем: расширяющиеся диски, сжимающиеся и квазистатические. Используя байесовский иерархический анализ, они впервые проследили космическую эволюцию параметров соотношения Rd–r0.
Результаты показывают, что нормализация соотношения слабо уменьшается (примерно на 0,07 dex), наклон становится более пологим (с ?~1,05 до ?~0,95), а внутренний разброс снижается к современной эпохе. Это указывает на то, что галактики эволюционируют преимущественно вдоль этого соотношения, согласованно изменяя масштабы звездной и темной материи.
Сравнение гидродинамических симуляций с чисто темными аналогами позволило изолировать влияние барионов. Оказалось, что только звездная обратная связь способна перестраивать центральный гравитационный потенциал и естественным образом устанавливать наблюдаемую связь между светящейся и темной компонентами.
По мнению авторов, работа подкрепляет стандартную модель формирования галактик, где темная материя взаимодействует с обычной только гравитационно, и не требует привлечения экзотической физики. Исследование опубликовано в репозитории препринтов arXiv.
