Гігантський згусток темної матерії може бути причиною викривлення Чумацького шляху

Величезна невидима маса може бути причиною викривлення та скручування диска Чумацького Шляху.

Нове дослідження показує, що нахилене, зміщене темне гало – великий згусток темної матерії, який обертається навколо і пронизує нашу рідну галактику – є єдиним на сьогодні поясненням, яке пояснює всі особливості форми Чумацького Шляху.

У цьому немає нічого страшного, але це може дати нам нову інформацію про еволюцію Чумацького Шляху з плином часу, яку ми повільно збираємо докупи, шматочок за шматочком.

“Тут ми показуємо, що темне гало, нахилене в тому ж напрямку, що і зоряне гало, може викликати викривлення і спалахи в галактичному диску з тією ж амплітудою і орієнтацією, що і дані”, – пише команда під керівництвом астрофізика Джівона Джессі Хана з Гарвардського і Смітсонівського центрів астрофізики (CfA).

“Ці результати, в поєднанні з даними про зоряне гало, надають переконливі докази того, що наша Галактика вбудована в нахилене гало темної матерії. Таке зміщення темного гало і диска містить підказки щодо історії формування Галактики і є наступним кроком у динамічному моделюванні галактичного потенціалу”.

Важко побачити форму галактики, в якій ви живете. Ми ж не можемо просто відправити телескоп у міжгалактичний простір, щоб зробити фотографію. І хоча астрономи вже давно знали, що диск викривлений, у нас було недостатньо даних, щоб зрозуміти, що відбувається.

Лише завдяки Gaia, космічному телескопу, який з високою точністю картографує положення і швидкості зірок у Чумацькому Шляху, астрономи змогли детально скласти карту викривлення Чумацького Шляху.

На околицях галактики астрономи виявили потужні, накопичувальні докази викривлення і спалаху. Але незрозуміло, що могло їх спричинити. Провідне пояснення – взаємодія, що відбулася або триває, з іншою галактикою.

Однак, за словами Хана і його колег, астронома Чарлі Конроя і астрофізика Ларса Хенквіста (обидва також з CfA), жодне із запропонованих на сьогодні пояснень не пояснює ні викривлення, ні спалаху.

Минулого року команда під керівництвом Хана і Конроя зробила цікаве відкриття. Гало зірок навколо галактики – дифузна куля газу і зірок, в якій обертається галактичний диск – також не є кілером.

Це наштовхнуло дослідників на думку, що темне гало Чумацького Шляху також сильно нахилене. Це куля темної матерії, яка обертається навколо більшості галактик – невидима маса, яка гравітаційно взаємодіє зі звичайною матерією у Всесвіті.

Тому вони провели кілька симуляцій і моделювань, щоб побачити, чи зможуть вони відтворити спостережувану форму Чумацького Шляху, викривлення, спалахи і все інше.

Вони створили модель галактики, в якій темне гало було нахилене на 25 градусів по відношенню до диска Чумацького Шляху, і розрахували орбіти зірок і газу за період 5 мільярдів років. Вони виявили, що коли згусток темної матерії нахилений, околиці галактики дійсно викривляються і спалахують, точно так, як ми бачимо в спостереженнях Чумацького Шляху з Gaia.

Це не означає, що галактична взаємодія тут не задіяна. Насправді, це цілком ймовірно, каже команда. Але їхні результати свідчать про те, що взаємодія відбулася в минулому, а не триває зараз. Їхнє моделювання показало, що зіткнення з іншою галактикою може значно нахилити темне гало, і що викривлення галактичного диска відбувається швидко – в межах однієї орбіти після нахилу темного гало.

Після події нахил темного гало повільно повертається до норми; в симуляції, після галактичного зіткнення 7 мільярдів років тому, темне гало аналога Чумацького Шляху зменшилося з 50 градусів до 20 градусів приблизно за 5 мільярдів років.

“Цей результат, – пишуть дослідники, – показує, що темне гало Чумацького Шляху, ймовірно, було більш нахилене в минулому і зменшилося до свого нинішнього значення (~25 градусів) в даний час”.

Дослідження опубліковане в журналі  Nature Astronomy.