Далёкий звёздный поток открывает новый способ картирования тёмной материи

Астрономы обнаружили тусклый звёздный поток в галактике за пределами Млечного Пути — это первый случай обнаружения потока звёзд шарового скопления за пределами нашей Галактики. Наблюдение также показывает, что эти хрупкие структуры можно использовать для изучения тёмной материи в далёких галактиках.

Международную исследовательскую группу возглавили Джули Киль Холм из Института Нильса Бора и Сара Пирсон из DTU Space. Результаты работы опубликованы в журнале Nature, сообщает ScienceDaily, ссылаясь на материалы, предоставленные Копенгагенским университетом.

Поток находится в UGC9050-Dw1 — сверхдиффузной галактике. Такие галактики испускают очень мало света, поэтому и саму галактику, и расположенную внутри неё узкую звёздную структуру трудно изучать. Исследователи использовали недавно обнаруженный поток, чтобы оценить общую массу галактики и распределение этой массы.

Результаты показывают, что UGC9050-Dw1 содержит значительное количество тёмной материи, что согласуется с предыдущими исследованиями сверхдиффузных галактик. Значение работы заключается не только в открытии потока, но и в демонстрации того, что метод, ранее применявшийся в Млечном Пути, работает и в другой галактике.

Поток, сформированный гравитацией

Шаровые скопления — это плотные группы звёзд, удерживаемых вместе взаимным притяжением. Когда скопление движется через галактику-хозяина, гравитационное поле более крупной галактики постепенно вытягивает из него звёзды. Со временем эти звёзды образуют длинный тонкий поток вдоль траектории скопления.

Структура потока отражает действующие на него гравитационные силы. Изучая его форму и движение, астрономы могут определить, как распределено вещество в окружающей галактике. Поэтому звёздные потоки служат полезными косвенными индикаторами тёмной материи, которую невозможно наблюдать напрямую.

Считается, что на тёмную материю приходится примерно 80–85 процентов всей материи во Вселенной, хотя её природа по-прежнему неизвестна. О её присутствии судят по гравитации, в том числе по воздействию на звёзды и другое видимое вещество. Звёздные потоки дают ещё один способ проследить это воздействие, поскольку их формирование зависит от окружающей гравитационной среды.

До недавнего времени потоки было трудно обнаруживать, поскольку они чрезвычайно тусклые. Теперь более масштабные астрономические обзоры, больший объём наблюдений и усовершенствованные аналитические методы позволяют обнаруживать и изучать структуры, которые прежде оставались незамеченными.

Выход за пределы метода Млечного Пути

До этого результата использование потоков шаровых скоплений для изучения тёмной материи было ограничено Млечным Путём. Из-за этого, пытаясь понять, как такие структуры могут раскрывать распределение невидимой массы, астрономы располагали данными лишь об одной галактике.

Наблюдение в UGC9050-Dw1 распространяет этот метод на другую галактическую среду. Сверхдиффузные галактики представляют особый интерес, поскольку их тусклый вид вызывает вопросы о том, сколько тёмной материи они содержат и как она распределена. Новый анализ предлагает отдельный способ ответить на эти вопросы.

Холм сказала, что работа показывает: инструмент, разработанный в ходе исследований Млечного Пути, можно применять к галактикам, где измерять тёмную материю традиционно было гораздо сложнее. Пирсон отметила, что результат открывает возможность поиска подобных потоков в других галактиках и в конечном счёте оценки содержания тёмной материи в более многочисленной популяции сверхдиффузных систем.

Исследователи подчёркивают, что нынешнее исследование посвящено одной галактике. Тем не менее подтверждение того, что метод работает за пределами Млечного Пути, может позволить сравнивать галактики с разными свойствами. Такие сравнения помогут астрономам составить более полную картину распределения и поведения тёмной материи во Вселенной.

Впереди новые открытия

Число известных примеров может вырасти по мере того, как новые обсерватории будут изучать тусклые галактики и окружающие их структуры. Ожидается, что космический телескоп «Евклид» и космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» предоставят изображения, которые могут помочь обнаружить дополнительные звёздные потоки.

Более крупная выборка даст исследователям больше возможностей проверить связь между особенностями потоков, структурой галактик и тёмной материей. Пока же наблюдение потока в UGC9050-Dw1 показывает, что один из наиболее полезных гравитационных индикаторов Млечного Пути можно применять и на больших расстояниях, и в галактике совершенно другого типа.