Одна из самых влиятельных гипотез, отрицающих необходимость в темной материи, — модифицированная ньютоновская динамика (MOND), впервые предложенная в 1980-х годах. Она предполагает, что законы гравитации меняются при очень малых ускорениях и, следовательно, на очень больших расстояниях.

Команда ученых из Великобритании, Германии, Китая, Нидерландов, Португалии и Швеции обнаружила, что внутренние гравитационные поля галактик невозможно объяснить только видимой материей, и что предсказания MOND не воспроизводят наблюдаемое поведение. Затем они сравнили свои результаты с теоретическими моделями, предполагающими, что эти галактики окружены массивным гало темной материи. Эти модели темной материи дали гораздо лучшее соответствие данным, пишет Phys.

«Долгое время самые маленькие карликовые галактики находились в противоречии с предсказаниями MOND, но это расхождение можно было объяснить неопределенностью измерений или адаптацией теории MOND, — сказала Мариана Хулио из Потсдамского института астрофизики, ведущий автор исследования. — Впервые мы смогли определить гравитационное ускорение звезд в самых тусклых галактиках с разными радиусами, детально раскрыв их внутреннюю динамику».

Как наблюдения, так и проведенное учеными моделирование показывают, что гравитационное поле звезд самых тусклых галактик не может определяться только их видимой материей, что противоречит предсказаниям MOND. «Это открытие подтверждает необходимость существования темной материи и приближает нас к пониманию ее природы», — заявила она.

Также исследование ставит под сомнение давнее предположение о поведении галактик. Долгое время астрономы считали, что существует простая связь между количеством видимого вещества в галактике и силой создаваемого им гравитационного притяжения, известного как «соотношение радиального ускорения». Хотя эта связь все еще справедлива для более крупных систем, новое исследование показывает, что в самых маленьких галактиках она начинает нарушаться.

«Наши результаты подтверждают ранее высказанное предположение о том, что карликовые галактики не соответствуют ожиданиям, возникшим на основе изучения более массивных галактик. Они не согласуются с экстраполированным соотношением радиального ускорения, но показывают более высокие ускорения, или — в теории темной материи — большую недостающую массу», — пояснил Марсель Павловски, соавтор исследования.

В некоторых случаях одно и то же количество видимой материи может создавать разные гравитационные ускорения, что позволяет предположить, что на их поведение влияет другой невидимый фактор — скорее всего, темная материя.

Хотя полученные результаты не раскрывают природы темной материи, они сужают пространство для альтернативных объяснений. Будущие наблюдения за еще более тусклыми и далекими галактиками помогут лучше понять, что же такое темная материя на самом деле.

Недавние данные астрономических наблюдений указывают на то, что первые звезды во Вселенной могли сильно отличаться от обычных солнц, питаемых термоядерным синтезом. Не исключено, что это были огромные «сверхмассивные темные звезды», питаемые аннигиляцией темной материи.