Wydaje się, że ciemna materia przylega do galaktyk od bardzo dawna. Większość galaktyk, które istniały 10 miliardów lat temu, miała mniej więcej tyle samo ciemnej materii, co galaktyki dzisiaj, co jest sprzeczne z wcześniejszymi badaniami sugerującymi, że mniej ciemnej materii czai się wokół galaktyk we wczesnym wszechświecie.
„Ciemna materia była podobnie obfita w galaktykach gwiazdotwórczych w odległej przeszłości, jak obecnie,„powiedział Alfred Tiley, astronom z Durham University w Anglii i główny autor nowych badań. Badania zostały niedawno przesłane do czasopisma Monthly Notices of Royal Astronomical Society i opublikowane 16 listopada w przedrukowym czasopiśmie arXiv.” Nie było To kompletna niespodzianka, ale w rzeczywistości nie wiedzieliśmy, czy rzeczywistość obserwacyjna będzie zgodna z oczekiwaniami teorii. ”
Ciemna materia stanowi około 85 procent całkowitej masy w naszym znanym wszechświecie, ale tajemnicza substancja nie wchodzi w interakcje ze światłem, pozostawiając naukowców w ciemności na temat jego dokładnej natury. Zamiast więc oglądać, astronomowie muszą polegać na grawitacji ciemnej materii na normalnej materii, zwanej materią barionową, która tworzy gwiazdy, mgławice i planety, które widzimy na nocnym niebie, a także wszystkie drzewa, skały i ludzi na ziemi.
Ciemna materia ma tendencję do zlepiania się w aureole wokół galaktyk; astronomowie odkryli to, mierząc szybkość obracania się galaktyk. Zgodnie z prawem grawitacji Newtona gwiazdy na obrzeżach galaktyki powinny obracać się znacznie wolniej niż w centrum. Ale w latach 60. astronomowie znaleźli szybkie podmiejskie gwiazdy na obrzeżach Drogi Mlecznej, które wskazywały na dodatkową materię ukrytą poza galaktycznymi orbitami tych gwiazd.
Odtąd badania zmierzały tysiące prędkości obrotowych we wszechświecie, potwierdzając obecność tych aureoli ciemnej materii.
W nowym badaniu naukowcy wykorzystali dane z dwóch badań 1500 galaktyk gwiazdotwórczych do obliczenia prędkości obrotowych galaktyk sprzed 10 miliardów lat. Dokładny pomiar rotacji galaktycznej daleko w kosmicznej przeszłości jest trudny, ponieważ te starożytne galaktyki są niezwykle odległe i słabe. Tak więc naukowcy oszacowali średnią, zbierając galaktyki na odległość, a następnie łącząc ich światło.
„Nasze szacunki dotyczące ilości ciemnej materii w galaktykach są średnią dla całej populacji w każdej epoce”, powiedział Tiley Live Science. „Ilość ciemnej materii w poszczególnych galaktykach może się znacznie różnić”.
Biorąc pod uwagę masę i gęstość galaktyki, naukowcy odkryli prawie równoważne ilości ciemnej materii dla galaktyk, które istniały dawno temu w naszej kosmicznej przeszłości, jak dla galaktyk w naszym wszechświecie lokalnym.
Ale nie wszyscy są całkowicie przekonani. Odkrycia zaprzeczają wcześniejszym badaniom, które wykazały, że galaktyki we wczesnym wszechświecie miały mniej ciemnej materii niż młodsze galaktyki. W badaniach tych przeanalizowano znacznie bardziej masywne pojedyncze galaktyki i wykorzystano inny model do wnioskowania o ilości ciemnej materii.
„wykorzystuje tylko jedno z czterech niezależnych podejść, do których doszliśmy do naszego wniosku” - powiedział Live Science Reinhard Genzel, główny autor jednego z poprzednich badań i astronom z Instytutu Maxa Plancka dla fizyki pozaziemskiej w Garching w Niemczech.
Tiley stwierdził, że wyniki jego zespołu były wysoce zależne od zastosowanego modelu. Ostatecznie zdecydował się użyć modelu, który on i jego koledzy uznali za bardziej reprezentatywny dla galaktyk o niskiej masie, które według naukowców dominują we wczesnej epoce.
Symulacje komputerowe sugerują, że galaktyki o bardzo dużej masie, takie jak te badane przez Genzela, są rzadkie w odległym wszechświecie. „Wygląda na to, że wyniki dotyczą bardzo masywnych galaktyk w tej odległej epoce, ale mogą nie być reprezentatywne dla galaktyk o stosunkowo niższych masach gwiazdowych, takich jak te, które badaliśmy w naszej pracy”, powiedział Tiley Live Live.
Nowe wyniki odpowiadają temu, czego można się spodziewać po dominującym modelu materii „zimnej ciemnej lambda” opisującym nasz wszechświat. Ten model wyjaśnia, jak zbudowany jest wszechświat i dlaczego rozwija się w coraz szybszym tempie.
