Астрономи, які використовують телескопи НАСА і ЄКА (Європейського космічного агентства), випустили нову карту найвіддаленішої області нашої галактики. Ця область, відома як галактичне гало, знаходиться за межами закручених спіральних рукавів, які утворюють впізнаваний центральний диск Чумацького Шляху, і рідко заселена зірками.
Хоча гало може здаватися в основному порожнім, передбачається, що воно містить масивний резервуар темної матерії, загадкової і невидимої речовини, яка, як вважається, становить основну масу всієї маси Всесвіту.
Дані для нової карти взято з місії ESA Gaia і NASA Near Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer, або NEOWISE. Дослідження, проведене астрономами з Центру астрофізики Гарвардського і Смітсонівського інститутів, опубліковані в журналі Nature, використовують дані, зібрані космічними апаратами в період з 2009 по 2018 роки.
На новій карті показано, як невелика галактика під назвою Велика Магелланова Хмара (БМО), названа так тому, що вона є більшою з двох карликових галактик, що обертаються навколо Чумацького Шляху, пройшла через галактичне гало Чумацького Шляху, створюючи слід в зірках позаду нього.
БМО знаходиться на відстані близько 160 000 світлових років від Землі і становить менше чверті маси Чумацького Шляху. Хоча внутрішні частини гало були нанесені на карту з високим ступенем точності, це перша карта, яка дає аналогічну картину зовнішніх областей гало, де виявлено слід - приблизно від 200 000 світлових років до 325 000 світлових років від центру галактики.
Попередні дослідження натякали на існування сліду, але тепер карта підтверджує його присутність і пропонує докладне уявлення про його форму, розмір і місце розташування.
Це обурення в гало також дає астрономам можливість вивчити те, що вони не можуть спостерігати безпосередньо: темну матерію. Хоча вона не випромінює, не відображає і не поглинає світло, гравітаційний вплив темної матерії спостерігається по всьому Всесвіту. Вважається, що вона створює каркас, на якому побудовані галактики, так що без неї галактики розлетілися б при обертанні. За оцінками, темна матерія зустрічається у Всесвіті в п'ять разів частіше, ніж вся матерія, що випромінює світло або взаємодіє зі світлом, від зірок до планет і газових хмар.
Хоча існує безліч теорій про природу темної матерії, всі вони вказують на те, що вона повинна бути присутня в гало Чумацького Шляху. Якщо це так, то, коли БМО пропливла через цю область, вона також повинна була залишити слід в темній матерії. Вважається, що слід, який спостерігають на новій зоряній карті, є контуром сліду темної матерії; зірки подібні до листя на поверхні цього невидимого океану, їх положення змінюється разом з темною матерією.
https://scx2.b-cdn.net/gfx/video/2021/astronomersr.mp4
Взаємодія між темною матерією і Великою Магеллановою Хмаром має велике значення для нашої галактики. Коли БМО обертається навколо Чумацького Шляху, гравітація темної матерії притягує БМО і уповільнює її. Це призведе до того, що орбіта карликової галактики буде ставати все менше і менше, поки галактика, нарешті, не зіткнеться з Чумацьким шляхом приблизно через 2 мільярди років. Ці типи злиття можуть стати ключовим фактором зростання масивних галактик по всьому Всесвіту. Фактично, астрономи вважають, що Чумацький Шлях злився з іншою маленькою галактикою близько 10 мільярдів років тому.
Автори статті також вважають, що нова карта - поряд з додатковими даними і теоретичним аналізом - може служити перевіркою для різних теорій про природу темної матерії, наприклад, чи складається вона з частинок, як і звичайна матерія, і які їх властивості.
Нова карта також дає астрономам рідкісну можливість перевірити властивості темної матерії в нашій власній галактиці. У новому дослідженні вчені використовували популярну теорію темної матерії, звану холодною темною матерією, яка відносно добре відповідає спостережуваній зоряній карті. Тепер дослідники запускають моделювання з використанням різних теорій темної матерії, щоб побачити, яка з них найкраще відповідає сліду, що спостерігається за зірками.
«Це дійсно особливий набір обставин, які зібралися разом, щоб створити цей сценарій, який дозволяє нам перевірити наші теорії темної матерії», - сказала Гуртіна Бесла, співавтор дослідження. «Але ми можемо реалізувати цей тест тільки з комбінацією цієї нової карти і створеного нами моделювання темної матерії».