Представьте, что медкомиссия решила измерить массу призывников, разных по телосложению и росту. Их поставили на весы — и выяснили, что все новобранцы весят одинаково. Примерно столь же удивлены и астрономы недавним исследованием, в ходе которого был определена масса 18-ти карликовых галактик. Независимо от того, сколько звезд включает такая галактика-спутник, масса их одинакова.
Идеальная масса: Все карлики равны
Без разницы. Масса трех карликовых галактик-спутниц Млечного пути одинакова, хотя число звезд в них явно различное

Млечный путь окружен 23-мя карликовыми галактиками — светимость их крайне невелика. Изучением этих не очень, казалось бы, интересных объектов занималась группа Маноя Каплингхата (Manoj Kaplinghat), которым удалось провести измерения массы 18-ти из этих галактик. Масса в таких случаях определяется, исходя из точных замеров скоростей движения звезд в каждой галактике: чем больший разброс в этих скоростях, тем выше масса галактики в целом.

Ученые показали, что, несмотря на то, что разные из этих 18-ти галактик содержали очень разное количество звезд — от буквально нескольких тысяч до десятков миллионов — общая масса их центральных областей практически одинакова и составляет примерно 10 млн солнечных масс. Объяснение этому факту выдвигается пока одно: самые мелкие карлики содержат большие количества темной материи, чем их более «звездные» собратья, и именно эта ненаблюдаемая материя дает им дополнительную массу.

Откуда берется такая диспропорция в содержании темной материи — и такая согласованность в массах, — сказать пока трудно. Не менее трудно и объяснить, почему не существует галактик меньше этого определенного веса. «Похоже, — говорит Каплингхат, — существует некоторый порог, после которого начинается образование галактик». Возможно, более мелкие скопления материи обладают слишком слабой гравитацией, чтобы в их пределах шло образование звезд.

Кроме того, это открытие может нанести удар довольно широко принятой сегодня теории холодной темной материи. Дело в том, что сама природа темной материи остается недоступной для исследования, хотя на этот счет существует ряд гипотез. Самая популярная модель говорит о том, что она состоит из весьма тяжелых и малоподвижных субатомных частиц — эта версия известна под названием «холодной темной материи». Другая — гипотеза «теплой темной материи», напротив, подразумевает существование очень быстрых и легких частиц. (Если вас интересуют самые главные секреты мироздания, загляните в наши заметки, посвященные этому вопросу: «Холодная и темная» и «Теплая темная материя».)

Итак, одна теория говорит, что частицы темной материи тяжелые и холодные, движутся они медленно и конденсируются, формируя сгустки самых разных размеров — начиная от совсем небольших, которые постепенно сливаются вплоть до очень крупных. Вселенная, по этой теории, развивается от мелкого масштаба к крупному. Если же права теория теплой темной материи, и частицы ее легкие и быстрые, то они, наоборот, могут образовывать только весьма крупные скопления, которые затем распадаются на менее масштабные структуры: Вселенная эволюционирует «от большого к малому».

И, хотя более популярна у ученых гипотеза холодной темной материи, именно второй вариант — с легкими и быстрыми частицами — объяснил бы отсутствие галактик с массой ниже определенного уровня. Возможно, именно этот уровень определяет минимальный предел, на который могут дробиться скопления темной материи. Что и говорить — темное это дело!

По публикации Science Now