Телескоп НАСА поможет разобраться составе темной материи
Космический телескоп NASA Nancy Grace Roman будет изучать тонкие потоки звезд, простирающиеся далеко за пределы видимых границ многих галактик. Такие миссии, как космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», должны будут склеить вместе сотни небольших изображений, чтобы полностью увидеть эти структуры вокруг ближайших галактик. Роман сделает это одним снимком. Астрономы будут использовать эти наблюдения для изучения роста галактик и природы темной материи. Звездные потоки выглядят как эфирные пряди волос, исходящие из некоторых галактик, мирно дрейфующие в пространстве как часть гало — сферической области, окружающей галактику. Но эти разлетающиеся звезды — признаки древней драмы космического масштаба, которые служат летописью окаменелостей прошлого галактики. Их изучение превращает астрономов в галактических археологов.
«Ореолы в основном состоят из звезд, которые были удалены из других галактик», — сказал Титцке Старкенбург, научный сотрудник Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, который исследовал потенциал Романа в этой области. «Широкие, глубокие изображения Романа будут достаточно четкими, чтобы мы могли различать отдельные звезды в гало других галактик, что позволит впервые изучать звездные потоки в большом количестве галактик». Команда, возглавляемая Старкенбургом, поделится своими результатами сегодня на 240-м собрании Американского астрономического общества в Пасадене, штат Калифорния. Моделирование поддерживает теорию о том, что галактики частично растут, поглощая более мелкие группы звезд. Карликовая галактика, захваченная на орбиту более крупной, искажается гравитацией. Ее звезды сыплются, очерчивая дуги и петли вокруг большей галактики, пока в конечном итоге не станут ее новыми членами.
«Когда отдельные звезды вытекают из карликовой галактики и падают в более массивную, они образуют длинные тонкие потоки, которые остаются нетронутыми в течение миллиардов лет», — говорит Сара Пирсон, постдокторант Хаббла в Нью-Йоркском университете в Нью-Йорке. ведущий автор отдельного исследования, также опубликованного в The Astrophysical Journal, о предполагаемых наблюдениях миссии в этой области. «Значит, звездные потоки хранят тайны прошлого и могут освещать миллиарды лет эволюции». Астрономы поймали этот каннибалистический процесс в действии, используя телескопы, такие как спутник Gaia ЕКА (Европейского космического агентства), который точно настроен для измерения положения и движения звезд в нашей галактике Млечный Путь. Роман расширит эти наблюдения, проведя аналогичные измерения звезд как в Млечном Пути, так и в других галактиках.
Млечный Путь является домом для не менее 70 звездных потоков, а это означает, что он, вероятно, поглотил не менее 70 карликовых галактик или шаровых звездных скоплений — групп из сотен тысяч гравитационно связанных звезд. Изображения Млечного Пути, сделанные Романом, могут позволить астрономам сопоставить снимки во времени, чтобы показать движение звезд. Это поможет нам узнать, из чего состоит темная материя — невидимая материя, которую мы можем обнаружить только по ее гравитационному воздействию на видимые объекты. Одна из теорий предполагает, что темная материя «холодная» или состоит из тяжелых, неповоротливых частиц. Если это так, то они должны слипаться в галактических ореолах, которые мешали бы звездным потокам так, как мог видеть Роман. Обнаружив или исключив эти искажения, Роман мог сузить список кандидатов на то, из чего может состоять темная материя.
Астрономы также с нетерпением ждут изучения звездных потоков в нескольких соседних галактиках Млечного Пути. В других галактиках они плохо изучены, потому что они очень слабые и далекие. Они также настолько велики, что могут охватить всю галактику. Непревзойденный панорамный вид, как у Романа, позволяет делать большие и детализированные изображения, чтобы их можно было увидеть. Особенно неуловимые звездные потоки, которые образовались, когда Млечный Путь перекачивал звезды из шаровых звездных скоплений, были обнаружены ранее, но никогда не обнаруживались в других галактиках. Они тусклее, потому что содержат меньше звезд, что значительно затрудняет их обнаружение в других, более далеких галактиках. Роман может впервые обнаружить их в нескольких соседних галактиках. Широкое, острое и глубокое зрение миссии должно выявить даже отдельные звезды в этих огромных тусклых структурах.
В предыдущем исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, Пирсон руководил разработкой алгоритма для систематического поиска звездных потоков, исходящих из шаровых скоплений в соседних галактиках. Новое исследование Старкенбурга дополняет картину, предсказывая, что Роман должен быть в состоянии обнаружить десятки потоков в других галактиках, происходящих из карликовых галактик, предлагая беспрецедентное понимание того, как галактики растут. «Удивительно узнать больше о нашем Млечном Пути, но если мы действительно хотим понять формирование галактик и темную материю, нам нужен больший размер выборки», — сказал Старкенбург. «Изучение звездных потоков в других галактиках с Романом поможет нам увидеть более широкую картину».
