Подозрительные пустые промежутки. Темная материя в Млечном Пути может быть более комковатой, чем считалось ранее - на это указывают два пробела в звездном потоке нашей галактики. Астрономы пришли к выводу, что ни один из известных космических объектов не может являться причиной этих пробелов. Но вот плотный комок темной материи вполне мог бы стать причиной этих прогалин в «звездной дорожке».
Пробелы в звездном потоке Млечного Пути могли быть вызваны гигантскими комками темной материи. © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
В космосе в количество темной материи в четыре раза превышает количество нормальной материи, и тем не менее мы почти ничего не знаем о ней. Пока что не известно ни ее детальное распределение, ни из каких частиц она состоит. Ясным остается лишь одно: темная материя встречается во вселенной почти повсюду - в нашем Млечном Пути, в огромной перемычке между близлежащими галактиками или даже в виде невидимого потока, который течет через нашу Солнечную систему.
Но как именно распределяется темная материя в Млечном Пути, до сих пор является предметом научных споров. Поскольку эта форма материи взаимодействует с нормальной материей только через гравитацию и является невидимой, ее нельзя обнаружить напрямую. Поэтому астрономы вынуждены прибегать к косвенным доказательствам их присутствия и распространения.
Темная помеха
Вероятно, что именно такой косвенный признак был обнаружен Аной Бонака из Гарвардского Смитсоновского центра астрофизики и ее командой. Для своего исследования они использовали наиболее полную карту распределения звезд во Млечном Пути - каталог данных, собранных космическим зондом Gaia. Поскольку зонд фиксирует не только положение звезды, но и ее движение, это позволяет максимально точно идентифицировать звездные потоки в нашей галактике.
Основной момент: «Встреча такого звездного потока с комком темной материи обязательно нарушит упорядоченную структуру звездного потока», - объясняют исследователи. То есть гравитационное влияние темной материи способно привести к разрывам в звездном потоке. Если темная материя, как показывают компьютерные модели, на самом деле образует комки в нашей галактике, то они могут выдать себя через такие промежутки в звездных структурах.
Два пробела в звездном потоке
И действительно, в самом длинном звездном потоке галактического гало, называемом GD-1, астрономы обнаружили два выраженных пробела. «Плотность звезд в потоке неодинакова, но есть две значительно менее плотные области или промежутка, которые находятся на уровне 40 и 20°», - сообщают Бонака и ее команда. Используя модель, они провели исследование каким образом могли бы образоваться эти пробелы.
Разрывы в звездном потоке GD-1. © A. Bonaca/ Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, A. Price-Whelan/ Princeton University
Результат оказался таковым: зазоры, скорее всего, были созданы гравитационным воздействием чрезвычайно массивного объекта массой от одного до примерно 100 миллионов солнечных масс. Этот объект должен был приближаться к звездному потоку в какой-то момент за последние 500 миллионов лет на расстояние примерно до 50 световых лет. Но что это был за объект? «Орбитальные реконструкции показывают, что это нарушение потока не могло быть вызвано каким-либо из известных звездных скоплений или карликовых галактик», - считают астрономы. Даже молекулярное облако с уровня Млечного Пути не могло бы стать причиной этих пробелов.
Комки темной материи
По словам исследователей, это оставляет возможность только для одного объяснения. «После того, как мы последовательно отбросили все известные объекты, как причину возникновения пробелов, мы считаем именно темный объект наиболее вероятным нарушителем потока GD-1», - говорит Бонака и ее команда. Конечно, теоретически это могла бы изначально быть и черная дыра, но такой вариант крайне маловероятен.
Поэтому исследователи с большей вероятностью рассматривают в качестве нарушителя потока комок темной материи в форме субгало. Эти субгало образуются, согласно популярным моделям, когда карликовая галактика заглатывается и разрывается Млечным Путем. И гало такой галактики, обогащенное темной материей, затем может быть сохранено в виде «комка» темной материи.
Слишком плотные для стандартных моделей
Но загадкой остается вот что: согласно моделям холодной темной материи, субгало в диапазоне масс источника помех звездного потока должно быть намного менее плотным, чем идентифицированный в настоящее время объект-помеха. «Соотношение массы для гало в миллионы солнечных масс из темной материи подразумевает, что его радиус должен составлять около 160 световых лет», - говорят исследователи. - «Однако обнаруженный нами «нарушитель» звездного потока GD-1 имеет радиус всего около 65 световых лет».
И это делает темный объект-помеху значительно более плотным, чем предполагают обычные модели для субгало темной материи. Но даже при этом астрономы считают такой комок темной материи наиболее вероятным объяснением. И они уже приступили к определению возможной траектории и текущего положения этого темного комка.
Теперь астрономы надеются найти ключи к подобным темным помехам и в других звездных потоках Млечного Пути. «Выявленные пробелы демонстрируют, что потоки холодных звезд являются чрезвычайно чувствительными детекторами», - говорят исследователи. Следовательно, это может помочь прояснить структуру темной материи в нашей галактике Млечный Путь.
0
