Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
СпутникиРНSpaceXРоскосмосNASAГалактики могут «имитировать» следы тёмной материи в звездных потоках
Моделирование 15 тысяч звездных потоков показало, что большая их часть приобретает характерные разрывы, изгибы, ответвления и другие сложные структуры даже без взаимодействия с субгало темной материи — их может создавать сама меняющаяся неоднородная галактика. Поэтому измененную форму звездного потока нельзя считать надежным признаком присутствия этой загадочной субстанции.
Звездные потоки — вытянутые цепочки звезд, которые возникают после разрушения шаровых скоплений или карликовых галактик, а теперь продолжают обращаться вокруг центра галактики, постепенно вытягиваясь вдоль орбиты под действием приливных сил. Для астрономов эти потоки особенно интересны, потому что на их форму может влиять гравитация.
Поток движется в гравитационном поле галактики и поэтому буквально «чувствует» распределение массы вокруг себя. Если рядом проходит массивное тело, его притяжение может немного изменить движение звезд и нарушить ровную структуру потока. Ученые давно рассматривают эти системы как естественные «индикаторы» темной материи — гипотетической невидимой субстанции, на долю которой приходится примерно 27 процентов плотности массы-энергии Вселенной.
Она не излучает и не отражает свет, а также не взаимодействует с другими частицами напрямую. Но ее можно обнаружить по косвенным признакам — например, гравитационному влиянию на видимую материю.
По современным космологическим представлениям, каждую крупную галактику окружает гало темной материи. Внутри него могут находиться отдельные небольшие сгустки скрытой массы, которые называют субгало.
Когда субгало проходит рядом со звездным потоком, его гравитация изменяет траектории звезд и может создавать разрывы, изгибы и выступы. Наблюдая такие особенности, астрономы надеялись косвенно изучить распределение темной материи.
Международная команда астрономов под руководством Арпита Арора (Arpit Arora) из Вашингтонского университета в США задалась вопросом: откуда известно, что такие «следы» не может создавать само гравитационное поле галактики? Ведь в ней присутствуют компоненты, способные влиять на гравитацию и потому гипотетически поток может приобрести ряд ранее наблюдаемых особенностей. Проще говоря, структура, которую принимают за след невидимого субгало, может оказаться обычным следствием движения потока в сложном гравитационном поле.
Чтобы разобраться в вопросе, Арора и его коллеги провели компьютерное моделирование. Они смоделировали 15 тысяч звездных потоков в четырех виртуальных галактиках с массами, сопоставимыми с массой Млечного Пути. Среди них были относительно спокойные галактики и системы, пережившие слияния с объектами массой Большого Магелланова Облака или карликовой галактики Стрелец.
Каждый поток представляли 10 тысячами тестовых частиц и отслеживали его эволюцию на протяжении пяти миллиардов виртуальных лет.
Из модели исключили влияние небольших возмущающих объектов, которые могли бы специально «толкать» или искажать звездный поток, — сгустков темной материи и молекулярных облаков. Однако сохранили меняющееся со временем гравитационное поле галактики-хозяйки, включая диск, гало, спиральные рукава и другие структуры. Ученые пытались выяснить, каким будет звездный поток в реалистичной галактике, если не учитывать субгало темной материи.
Из 15 тысяч потоков изгибов и других характерных следов не обнаружили только у 70, примерно 74 процента получили хотя бы одну заметную особенность. Некоторые потоки оказались разрушены почти полностью.
Источник этих изменений нашли в самой структуре галактики-хозяйки. Ее гравитационное поле со временем меняется: на него влияют в том числе галактический диск, соседние галактики, неравномерное распределение звезд. Когда поток проходит через неоднородную область гравитационного поля, его траектории немного искажаются. Из-за этого одни участки растягиваются, другие изгибаются или расходятся.
Особенно сильные искажения в модели возникали у потоков, чьи орбиты проходили ближе, чем примерно в 15 килопарсеках от центра галактики. Там на них сильнее воздействовало сложное и меняющееся гравитационное поле. Поэтому они чаще приобретали изгибы, разрывы и другие «следы».
Полученные результаты важны для самого метода поиска темной материи. Если характерный изгиб может появиться из-за самой галактики, одного обнаружения такой структуры недостаточно, чтобы связать ее со сгустком невидимой субстанции.
Авторы научной работы не считают, что звездные потоки больше не подходят для поиска темной материи. По их мнению, прежде чем использовать их особенности для таких поисков, необходимо научиться различать изменения, вызванные гравитационным полем самой галактики, и признаки, которые могут быть связаны с субгало темной материи.
Текст: naked-scienceru/article/astronomy/galaktiki-imitirovat-sledy