Скопления галактик объединяют сотни и тысячи галактик, связанных между собой гравитацией. Несмотря на их огромное значение для понимания устройства космоса, точный состав и масса этих гигантских структур до сих пор оставались предметом дискуссий.
В ходе своего нового исследования международная команда ученых под руководством профессора Института радиационной и ядерной физики имени Гельмгольца при Боннском университете Павла Крупы собрала обширные данные наблюдений за многочисленными скоплениями галактик, включая измерения гравитационного линзирования и детальную информацию об отдельных галактиках.
На основе этой информации ученые пересчитали звездные популяции каждой галактики, используя разработанную в Бонне теорию интегрированной галактической начальной функции масс (IGIMF). Эта теория позволяет более реалистично оценивать, какие именно звезды и в каком количестве образуются в галактиках.
Результаты оказались неожиданными: оказалось, что масса скоплений галактик примерно вдвое больше, чем предполагали предыдущие оценки. Откуда взялась «недостающая» масса? Согласно выводам астрономов, она приходится главным образом на нейтронные звезды и звездные черные дыры — компактные остатки массивных звезд, завершивших свой жизненный цикл. Этот вывод также помогает объяснить наблюдаемые во Вселенной количества тяжелых элементов, которые образуются именно при взрывах сверхновых и слияниях нейтронных звезд.
Открытие имеет важные последствия для фундаментальной физики. Новые оценки массы хорошо согласуются с предсказаниями модифицированной ньютоновской динамики (MOND) — альтернативной теории гравитации, предложенной израильским физиком Милгромом. А вот классическая ньютоновская теория в сочетании с темной материей дает неверные результаты: количество темной материи, необходимое для объяснения наблюдений, оказывается примерно вдвое меньше, чем предполагалось ранее.
Это исследование относится к области фундаментальной науки, однако авторы отмечают, что новое понимание связи между пространством-временем и материей потенциально может привести к развитию новых технологий в будущем. Кроме того, работа ставит под вопрос традиционные представления о составе Вселенной и подогревает давнюю дискуссию между сторонниками темной материи и альтернативных теорий гравитации.
