Физики разгадали загадку звездного потока GD-1: что это
Физики, похоже, нашли решение давней загадки, связанной с потоком звезд GD-1 — одной из самых изученных звездных структур в галактическом гало Млечного Пути. Он известен своей особой формой тонкой длинной полосы, а также необычными участками с аномально высокой или низкой плотностью звезд. Исследователи из Калифорнийского университета предполагают, что причиной этих особенностей является субгало темной материи с так называемым ядром, находящимся в стадии коллапса, и обладающим свойствами самовзаимодействующей темной материи (SIDM). Результаты работы могут сыграть ключевую роль в изучении одной из величайших загадок современной космологии.
Потоки, такие как GD-1, представляют собой группы звезд, движущихся вместе по единой траектории. Их структура содержит участки с низкой плотностью (разрывы) и области повышенной плотности (шпоры), которые выбиваются за пределы основного потока. Поскольку их перемещения управляются темной материей, эти структуры становятся важным инструментом для исследования невидимого вещества, которое окружает галактики.
Гало Млечного Пути — сферическая зона, которая охватывает видимую часть галактики и выходит далеко за ее пределы, — наполнено темной материей. Однако участки с аномально высокой или низкой плотностью звезд в GD-1 невозможно было объяснить воздействием известных ученым объектов, например шаровых скоплений или спутниковых галактик. Специалисты предположили, что появление таких областей могло быть вызвано неизвестным объектом — субгало. Но для того, чтобы объяснить такие эффекты, оно должно обладать значительно большей плотностью, чем предсказывает традиционная модель холодной темной материи (CDM).
«Субгало CDM обычно недостаточно плотные, чтобы создать такие характерные особенности, как в потоке GD-1», — поясняет автор работы профессор Хай-Бо Ю. «Но в ходе нашей работы мы выяснили, что субгало SIDM, которое проходит стадию коллапса, может достичь нужного уровня плотности. Оно достаточно массивно, чтобы оказывать гравитационное воздействие, создавая наблюдаемые возмущения в потоке».
Темная материя не излучает и не поглощает свет, она считается одним из главных компонентов Вселенной, составляя до 85% всей массы. Традиционная модель холодной темной материи подразумевает, что частицы темной материи никак не взаимодействуют между собой. В свою очередь теория SIDM утверждает, что частицы могут взаимодействовать через новую темную силу, что приводит к формированию плотных структур.
Для подтверждения своей гипотезы команда Ю провела численные моделирования — N-body симуляции, чтобы изучить поведение коллапсирующего субгало. Это позволило воспроизвести уникальные особенности, включая пространственные и скоростные аномалии. «Наши результаты открыли новые перспективы для изучения свойств самовзаимодействующей темной материи с помощью звездных потоков», — отмечает Ю. «Это важный шаг вперед в нашем понимании темной материи и динамики Млечного Пути».
Ранее ученые раскрыли невероятный путь углерода во Вселенной.
