Почему космос заставляет галактики кружиться, как балерину в фуэте? Столетие астрономы ломали голову над этим, пытаясь понять, что именно придало колоссальным звездным системам их вращательный момент. Сегодня ученые получили убедительные данные: ответ кроется в хаотичных "танцах" материи, происходивших еще до рождения первых галактик, 13,6 миллиардов лет назад.
Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, вращение галактик частично обусловлено гравитационным воздействием скоплений газа и темной материи, возникшим в ранней Вселенной. Это открытие подтверждает, что структура современного космоса несет в себе "отпечатки" процессов, случившихся задолго до формирования видимых звездных систем.
В эпоху младенчества Вселенной темная материя собиралась в гигантские сгустки — гало. Гравитация этих объектов притягивала газ, запуская процесс сборки галактик. Еще в 1969 году физики выдвинули гипотезу: когда два гало оказываются рядом, их притяжение становится неравномерным. Ближние к соседу края испытывают более сильное воздействие, чем дальние. Это явление называют приливной силой. Именно она "закручивает" вытянутое гало, придавая ему импульс движения. Если гало вращается, то и рожденная из него галактика наследует этот характер.
| Этап процесса | Механизм влияния |
|---|---|
| Ранняя Вселенная | Формирование гало из темной материи |
| Приливной момент | Гравитационное неравномерное притяжение |
| Формирование галактик | Наследование углового момента |
Команда Мин-Цзе Шэна из Сямэньского университета проверила эту модель. Используя трехмерную карту локальной Вселенной (на основе данных SDSS), они реконструировали распределение протогало. Ученые измерили скорость более 1600 галактик, отслеживая сдвиги длин волн света. Оказалось, что современные направления вращения идеально ложатся в "матрицу" древних гравитационных взаимодействий. Правда, этот эффект составляет лишь 13% от общего вращения галактики — остальное "стерто" миллиардами лет столкновений и слияний.
Несмотря на успех модели, остается открытым вопрос о том, как именно последующая эволюция галактик — включая антропогенное воздействие на окружающую среду или химические трансформации в космосе — скрывает или искажает этот первичный сигнал.
Экспертная проверка: физик Дмитрий Лапшин
"Приливные силы в ранней Вселенной работают как маховик. Если мы понимаем геометрию первоначальных распределений масс, мы можем математически вычислить те векторы сил, которые задали вектор вращения всему последующему кластеру", — разъяснил физик Дмитрий Лапшин.
"Данный метод позволяет использовать галактики в качестве "детекторов" темной материи и даже нейтрино, гравитационный вклад которых раньше считался слишком слабым для прямого измерения", — добавил астрофизик Алексей Руднев.
В вакууме космоса нет сопротивления среды, поэтому угловой момент, единожды заданный при рождении, сохраняется миллиарды лет.
Да, гало из темной материи выступают первичным гравитационным каркасом, который закручивает газ в спирали.
Исследователи предполагают, что по характеру вращения можно косвенно вычислить массу нейтрино, так как они создают дополнительные приливные эффекты.
Столкновения галактик доминируют в формировании современного облика звездных систем, "стирая" до 87% изначального импульса.