Астрономы и физики бьются до сих пор: объяснения, почему наша родная галактика деформирована, нет

Млечный Путь часто изображают как плоский вращающийся диск из пыли, газа и звезд. Но если бы вы могли уменьшить масштаб и сделать фотографию с ребра, она действительно имела бы характерную деформацию — как если бы вы попытались повернуть и согнуть виниловую пластинку.

Хотя ученым уже давно известно по данным наблюдений, что Млечный Путь искривлен, а его края расширяются, как юбка, никто не мог объяснить, почему.

Теперь астрономы Гарварда в Центре астрофизики (Гарвардский и Смитсоновский институт (CfA)) выполнили первые расчеты, которые полностью объясняют это явление, получив убедительные доказательства, указывающие на то, что Млечный Путь окутан необычным ореолом тёмной материи. Эта работа также подкрепляет современные представления о том, как развивалась галактика, и может дать ключ к разгадке некоторых загадок темной материи.

Новые расчеты провел Дживон Джесси Хан, студент Высшей школы искусств и наук Гриффина, связанный с CfA. В работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, участвуют соавторы Чарли Конрой и Ларс Хернквист, преподаватели CfA и факультета астрономии.

Наша галактика расположена внутри рассеянного облака, называемого звёздным гало, которое простирается гораздо дальше во Вселенную. В новаторской работе, опубликованной в прошлом году, команда Гарварда пришла к выводу, что звёздное гало наклонено и имеет эллиптическую форму, как у дирижабля или футбольного мяча.

Опираясь на это, команда приняла ту же форму для гало тёмной материи, более крупного объекта, охватывающего все внутри и вокруг Млечного Пути. Тёмная материя составляет 80% массы галактики, но она невидима, поскольку не взаимодействует со светом, поэтому необходимо определить форму этого гало. Используя модели для расчета орбит звезд внутри наклонного продолговатого гало темной материи, команда обнаружила почти идеальное соответствие существующим наблюдениям искривленной, вспыхивающей галактики.

"Наклонённый тёмный ореол на самом деле довольно часто встречается в симуляциях, но никто не исследовал его влияние на Млечный Путь. Оказывается, наклон — это элегантный способ объяснить величину и направление шаткого диска нашей галактики", — сказал Чарли Конрой.

Ученые давно предполагали, что Млечный Путь образовался в результате галактического столкновения; работа астрономов ещё раз подчёркивает эту гипотезу.

"Если бы галактика просто развивалась сама по себе, у нее было бы это красивое сферическое гало, этот красивый плоский диск. Таким образом, тот факт, что гало наклонено и имеет форму, напоминающую футбольный мяч, предполагает, что наша галактика пережила событие слияния, когда две галактики столкнулись", — сказал Дживон Джесси Хан.

Их расчёт вероятной формы гало тёмной материи может также дать ключ к разгадке свойств и природы частиц тёмной материи, которые остаются неразгаданными загадками в физике.

"Тот факт, что галактика, по нашим данным, не имеет сферической формы, означает, что существует некоторый предел, до которого тёмная материя может взаимодействовать сама с собой", — объяснил Дживон Джесси Хан.

Уверенность в этих выводах может привести к поиску более эффективных способов тщательного изучения ненаблюдаемой тёмной материи, составляющей большую часть Вселенной. Это включает в себя новые способы определения кинематических характеристик темных субгало, которые представляют собой миниатюрные гало темной материи, летающие вокруг галактики.