Было замечено, что звёзды ползают по окраинам Млечного пути медленнее, чем ожидалось, — это замедленное движение, которое, по словам учёных, можно объяснить только в том случае, если наша карта галактик с тёмной материей неверна. Удельные скорости звёзд на краях этих галактик исторически являлись неопровержимым доказательством наличия тёмной материи в галактиках. Это объясняется тем, что астрономы могут измерить «кривую вращения» галактики, которая отображает орбитальные скорости звёзд в зависимости от их расстояния от центра галактики.
Если бы не было тёмной материи (и, следовательно, её гравитационного влияния), звёзды начали бы замедляться по мере удаления от центра галактики. Однако, в 1960-х и начале 1970-х годов астрономы Вера Рубин и Кент Форд заметили, что кривые вращения галактик были плоскими. Другими словами, орбитальное движение звёзд не уменьшалось с расстоянием. Они сохраняли свою скорость. Учёные считают, что объяснение этому заключается в том, что галактики окружены гало из тёмной материи. Считается, что эти гало наиболее плотные в центре галактики; именно гравитация этой тёмной материи поддерживает движение звёзд.
Но вот в чем дело — поскольку мы находимся внутри нашей галактики и не имеем возможности наблюдать за ней с высоты птичьего полета, измерение кривой вращения нашей Млечной Галактики оказалось более сложной задачей.
Необходима точная информация о расстояниях, чтобы мы могли знать, как далеко от центра Галактики находятся различные звезды на периферии. В 2019 году Анна-Кристина Эйлерс из Массачусетского технологического института (MIT) возглавила исследовательскую группу, которая использовала миссию Gaia Европейского космического агентства для измерения звезд, чтобы составить карту орбитальных скоростей звезд на расстоянии до 80 000 световых лет от центра Галактики. Как и ожидалось, исследователи обнаружили плоскую кривую вращения с едва заметным снижением скорости только для самых отдаленных звезд в этой выборке. Результаты исследования были опубликованы 8 января 2025 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Млечный Путь, видимый с нашего места внутри него космическим аппаратом Gaia. ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO.
Однако новые результаты, объединяющие измерения Gaia с данными APOGEE (Эксперимент по изучению галактической эволюции в обсерватории Апачи-Пойнт), проведенного на наземном телескопе в Нью-Мексико, США, и измеряющего физические свойства звезд для более точной оценки их расстояния, действительно позволили измерить кривую вращения Млечного пути для звезд, находящихся на гораздо больших расстояниях, чем когда-либо прежде, примерно до 100 000 световых лет.
«Нас действительно удивило то, что эта кривая оставалась плоской, плоской на определенном расстоянии, а затем начала резко падать», — заявила в своем сообщении Лина Несиб, доцент кафедры физики Массачусетского технологического института. «Это означает, что внешние звезды вращаются немного медленнее, чем ожидалось, что является очень неожиданным результатом».
«На таких расстояниях мы находимся прямо на краю галактики, где звезды начинают угасать», — добавила Анна Фребель из Массачусетского технологического института в том же заявлении. «Никто не исследовал, как движется материя в этой внешней галактике, где мы, по сути, находимся в пустоте».
Снижение орбитальной скорости на этих расстояниях указывает на то, что в центре нашей галактики меньше темной материи, чем ожидалось. Исследовательская группа описывает гало темной материи галактики как «ядро», чем-то напоминающее яблоко. Также группа утверждает, что гравитации от имеющейся там темной материи недостаточно, чтобы распространяться на расстояние до 100 000 световых лет и поддерживать движение звезд с той же скоростью.
«Это ставит данный результат в противоречие с другими измерениями, — сказал Несиб. — Где-то происходит что-то неладное, и очень интересно выяснить, где именно, чтобы получить действительно целостную картину Млечного пути».
Следующий шаг, по словам Несиба, — использование высокоточных компьютерных симуляций для моделирования различных распределений темной материи внутри нашей галактики, чтобы определить, какое из них лучше всего воспроизводит кривую падающего вращения. Затем модели формирования галактик могли бы попытаться объяснить, как Млечный Путь приобрел свое специфическое, лишенное ядра распределение темной материи — и почему другие галактики этого не сделали.
Слабое свечение в Млечном пути может быть следом темной материи. Загадка темной материи, которой уже более ста лет и которая, как считалось, удерживает галактики вместе, получила современную подсказку.
Ученые заявляют, что, возможно, приблизились на один шаг к подтверждению существования этого неуловимого вещества благодаря новым моделям, предполагающим, что слабое свечение в центре Млечного пути может быть долгожданным признаком темной материи.
Темная материя, составляющая около 27% всей материи во Вселенной, остается одной из самых больших загадок космологии. Она не поглощает и не отражает свет, что делает ее совершенно невидимой для телескопов. Несмотря на десятилетия экспериментов, от подземных детекторов частиц до орбитальных космических обсерваторий, ученым так и не удалось обнаружить ее напрямую. Однако теперь новые компьютерные модели, разработанные командой Муру, возможно, приблизили нас на шаг к разгадке этой тайны. Результаты были изложены в статье, опубликованной 16 октября 2025 года в журнале Physical Review Letters.
Полученные данные показывают, что темная материя вблизи центра Млечного пути, возможно, не образует идеальную сферу, как долгое время считали ученые. Вместо этого она выглядит сплющенной, почти яйцеобразной, и эта форма очень точно отражает картину загадочных гамма-лучей, наблюдаемых космическим гамма-телескопом Fermi НАСА.
Это подтверждает результаты исследований, начатых еще в 2008 году, когда телескоп Fermi впервые обнаружил широкое, туманное свечение высокоэнергетического света вблизи галактического ядра, простирающееся на расстояние около 7000 световых лет. Сигнал был намного ярче, чем могли объяснить существующие модели.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Некоторые ученые предположили, что эти лучи могут быть побочным продуктом столкновений и аннигилирования невидимых частиц темной материи, известных как WIMP (сокращение от «слабо взаимодействующие массивные частицы»). Другие утверждали, что они исходят от быстро вращающихся остатков звезд, известных как миллисекундные пульсары — древних, быстро вращающихся нейтронных звезд, которые испускают пучки излучения, подобные космическим маякам.
Теория пульсаров имела смысл, потому что гамма-излучение выглядело плоским и выпуклым, подобно центральной области Млечного пути, заполненной звездами. Если бы за свечением стояла темная материя, ученые ожидали бы более гладкого, округлого рисунка.
Эта панорама охватывает ядро нашей галактики Млечный Путь на протяжении 300 световых лет. Могут ли там где-то находиться следы темной материи? NASA
Муру и его команда решили проверить обе идеи на практике. Используя мощные суперкомпьютеры, они воссоздали процесс формирования Млечного пути, включая миллиарды лет бурных столкновений и слияний с меньшими галактиками. Исследователи обнаружили, что эти бурные события оставили глубокие «отпечатки» на распределении темной материи в ядре галактики.
Согласно новому исследованию, с учетом этой сложной истории смоделированное гало темной материи перестает выглядеть сферическим. Вместо этого оно принимает сплющенную, яйцеобразную форму, соответствующую картине гамма-излучения, наблюдаемой телескопом Fermi.
Полученные данные позволяют предположить, что темная материя по-прежнему может быть серьезным кандидатом на роль источника таинственного свечения Млечного пути. Однако, по словам исследователей, это не исключает полностью существование пульсаров. Обе возможности, заключают ученые, теперь «практически неразличимы».
Если избыток действительно возникает в результате столкновений темной материи, это станет первым косвенным доказательством существования WIMP-частиц, одного из главных кандидатов на роль темной материи.
Окончательные ответы могут появиться к концу 2020-х годов, когда обсерватория Черенковского телескопа (CTAO) начнет сканирование неба со своих двух площадок в Чили и Испании. По словам исследователей, эта установка сможет наблюдать гамма-лучи с гораздо более высоким разрешением, чем Fermi, что потенциально поможет им различать рой пульсаров, обладающих более высокими энергиями, и аннигилизирующие частицы темной материи с более низкими энергиями.
Муру добавил, что наблюдения гамма-лучей меньших карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного пути, в ядрах которых также находятся плотные скопления темной материи, могли бы дополнительно проверить обе возможности. Ученые убеждены в существовании темной материи. Поиски ее обнаружения, пожалуй, остаются одной из самых сложных и захватывающих задач современной физики.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
