Когда галактики сталкиваются, что происходит с темной и светлой материей?

Именно это произошло при столкновении в скоплении галактик, известном как Скопление Пули . Название происходит от красной ударной волны справа от изображения, указывающей на столкновение в прошлом.

На этом снимке, созданном в 2003 году, два скопления галактик столкнулись и прошли сквозь друг друга. Красная окраска указывает, где рентгеновские лучи от высокотемпературного газообразного водорода были обнаружены рентгеновской обсерваторией Чандра . Большая часть нормальной (барионной) материи в скоплении галактик находится в этом газообразном водороде, а не в звездах, черных дырах и других видимых объектах. Итак, красный цвет — это место, где находится большая часть нормальной материи. Горячие газы двух галактик вступили в электромагнитное взаимодействие и слились в центре точки столкновения. Электромагнитные взаимодействия часто приводят к высвобождению фотонов, уносящих энергию и позволяющих обычной материи слипаться (что мало чем отличается от фотонов, испускаемых, когда электроны связываются с ядрами).

Синий цвет показывает, где находится большая часть всей массы, как следует из слабого гравитационного линзирования, то есть искажения изображений галактик (сделанных телескопом Хаббл) из-за этого скопления из-за гравитации этих галактик. Линзирование на этом изображении слабое, поэтому его трудно увидеть, но более очевидный пример можно увидеть на следующем изображении галактики. Центральная красновато-желтая галактика искажает изображение синей галактики, находящейся непосредственно за ней.

Итак, возвращаясь к первому рисунку, большую часть притягивающей массы (синяя) можно отделить от массы, взаимодействующей со светом (красная). Вывод, который следует сделать, состоит в том, что большая часть материи в галактике состоит из чего-то, что не излучает свет (следовательно, темное), но все же притягивается. Кажется, что темная материя взаимодействует с чем-либо (даже с самой собой) только через гравитацию, поэтому она не слипается, как обычная материя. Во время и после столкновения кажется, что темная материя просто прошла сквозь нее, таким образом отделившись от обычной материи. Обратите внимание, что настоящие галактики двух скоплений (которые содержат небольшую долю общего нормального вещества) также видны как два скопления, расположенные в том же месте, что и предполагаемая гравитирующая масса (синяя). Это потому, что, подобно темной материи,

Вот еще одно столкновение с аналогичными результатами, полученными в 2008 году . Цвета указывают на те же размеры, что и у скопления пули (синий — это место, где генерируется гравитация, красный — это место, где находится обычная материя).

Постскриптум для фактического ответа на вопрос : мы обнаружили галактики, которые почти полностью состоят из темной материи ( Dragonfly 44 ) и галактики, в которых почти нет темной материи ( NGC-1052-DF2 ). Однако неизвестно, как эти галактики стали такими или были ли столкновения. Что касается Bullet Cluster, я думаю, вы правы. Через миллиарды лет появятся два скопления галактик, которые удаляются друг от друга с меньшим количеством светящейся материи, чем ожидалось, и постепенно остывающей массой газа между ними.

Обновлять:

Новые исследования NGC-1052-DF2 , предполагаемой галактики без темной материи, обнаружили, что измеренное расстояние было неверным. Исправление этого расстояния приводит к новым расчетам, показывающим, что галактика имеет нормальное количество темной материи .

Другое обновление:

В той же части неба была обнаружена еще одна галактика, NGC-1052-DF4, в которой, по-видимому, отсутствует темная материя. Никакие наблюдения еще не поставили этот вывод под сомнение, и есть статья с наблюдениями, предлагающая объяснение того, как галактика стала такой, а именно, что галактика имела близкое столкновение с другой галактикой, и ее темная материя была удалена. Есть свидетельства того, что внешние звезды галактики тоже начали оттягиваться. Темная материя идет первой, потому что большая ее часть находится на окраинах галактик.