|
Призрачные нарушения звездных потоков темной материей
|
|
|
|
Сверкающие нити звезд вокруг Млечного Пути могут содержать ответы на один из наших самых больших вопросов о Вселенной: что такое темная материя? Благодаря изображениям, полученным с помощью шести различных цветных фильтров, установленных на самой большой камере, когда-либо созданной для астрономии и астрофизики, предстоящее исследование пространства и времени Legacy обсерватории Веры С. Рубин позволит выявить невиданные ранее звездные потоки вокруг Млечного Пути и характерные эффекты их взаимодействия с темной материей. Завораживающие, как реки, сверкающие на солнце, звездные потоки описывают сверкающие дуги через нашу родную галактику — Млечный Путь - и вокруг нее. Звездные потоки состоят из звезд, которые первоначально были связаны в шаровые скопления или карликовые галактики, но были разрушены гравитационным взаимодействием с нашей галактикой и превратились в длинные волнистые линии.
|
|
|
|
Эти тонкие цепочки звезд часто обнаруживают признаки возмущения, и ученые подозревают, что во многих случаях виновником является темная материя. Обсерватория имени Веры С. Рубин вскоре предоставит множество данных, которые помогут прояснить звездные потоки, темную материю и их сложные взаимодействия. Темная материя составляет 27% Вселенной, но ее невозможно наблюдать непосредственно, и ученые в настоящее время точно не знают, что это такое. Чтобы узнать больше, они используют различные косвенные методы для изучения ее природы. Некоторые методы, такие как слабое гравитационное линзирование, позволяют составить карту распределения темной материи в больших масштабах по всей Вселенной. Наблюдение за звездными потоками позволяет ученым исследовать различные аспекты темной материи, поскольку они демонстрируют отпечатки гравитационных эффектов темной материи в небольших масштабах.
|
|
|
Обсерватория имени Веры К. Рубин, расположенная в Чили, будет использовать 8,4-метровый телескоп, оснащенный самой большой цифровой камерой в мире, для проведения 10-летнего обзора всего неба южного полушария, начиная с конца 2025 года. Полученные данные, а также изображения, сделанные с помощью шести различных цветных фильтров, позволят ученым легче, чем когда-либо, выделить звездные потоки внутри Млечного Пути и за его пределами и исследовать их на наличие признаков разрушения темной материей. "Я очень рада возможности использовать звездные потоки для изучения темной материи", - сказала Нора Шипп, научный сотрудник Университета Карнеги-Меллона и сопредседатель рабочей группы по темной материи в рамках научного сотрудничества обсерватории Рубина и LSST по темной энергии. - С помощью обсерватории "Рубин" мы сможем использовать звездные потоки, чтобы выяснить, как распределяется темная материя в нашей галактике - от самых больших масштабов до очень малых".
|
|
|
|
Обсерватория Рубин начнет научную деятельность в конце 2025 года. Обсерватория Рубин - это программа NSF NOIRLab, которая совместно с Национальной ускорительной лабораторией SLAC будет управлять Рубин. Данные свидетельствуют о том, что Млечный Путь окружает сферическое гало из темной материи, состоящее из более мелких скоплений темной материи. Эти скопления взаимодействуют с другими структурами, нарушая их гравитационную динамику и изменяя их наблюдаемый внешний вид. В случае звездных потоков результаты взаимодействия темной материи проявляются в виде изломов или разрывов в звездных трассах. Невероятно подробные снимки, полученные обсерваторией "Рубин", позволят ученым идентифицировать и исследовать очень тонкие неровности в звездных потоках и, таким образом, сделать вывод о свойствах скоплений темной материи с низкой массой, которые их вызвали, и даже сузить круг типов частиц, из которых состоят эти скопления.
|
|
|
|
"Наблюдая за звездными потоками, мы сможем проводить косвенные измерения скоплений темной материи в Млечном Пути с массами, меньшими, чем когда-либо прежде, что дает нам действительно хорошие данные о свойствах частиц темной материи", - сказал Шипп. Звездные потоки во внешних областях Млечного Пути являются особенно хорошими кандидатами для наблюдения за воздействием темной материи, поскольку на них с меньшей вероятностью могут повлиять взаимодействия с другими частями Млечного Пути, которые могут запутать картину. Обсерватория "Рубин" сможет обнаруживать звездные потоки на расстоянии примерно в пять раз большем, чем мы можем видеть сейчас, что позволит ученым обнаружить и наблюдать совершенно новую популяцию звездных потоков во внешних областях Млечного Пути.
|
|
|
|
Звездные потоки сложно отличить от множества других звезд Млечного Пути. Чтобы выделить звездные потоки, ученые ищут звезды с особыми свойствами, которые указывают на то, что они, вероятно, принадлежали друг другу как шаровые скопления или карликовые галактики. Затем они анализируют движение или другие свойства этих звезд, чтобы идентифицировать те, которые связаны в единый поток. "Звездные потоки подобны нитям жемчуга, звезды которых прослеживают траекторию движения системы по орбите и имеют общую историю", - сказала Жаклин Дженсен, кандидат наук из Университета Виктории, которая планирует использовать данные Рубин/LSST для своих исследований о прародителях звездных потоков и их роли в развитии солнечной системы. образование Млечного Пути. "Используя свойства этих звезд, мы можем получить информацию об их происхождении и о том, какие взаимодействия мог испытывать поток. Если мы найдем поблизости жемчужное ожерелье с несколькими рассыпанными жемчужинами, мы можем сделать вывод, что что-то могло упасть и разорвать нитку".
|
|
|
|
3200-мегапиксельная LSST—камера обсерватории Рубин оснащена шестью цветными фильтрами, в том числе ультрафиолетовым фильтром, который используется, в частности, для таких исследователей звездного потока, как Шипп и Дженсен. Ультрафиолетовый фильтр Рубин предоставит важную информацию о сине-ультрафиолетовой части светового спектра, которая позволит ученым различать тонкие различия и отличать звезды в потоке от похожих друг на друга звезд в Млечном Пути. В целом, Рубин предоставит ученым тысячи глубоких снимков, сделанных с помощью всех шести фильтров, что даст им более четкое представление о звездных потоках, чем когда-либо прежде. Лавина данных, которую предоставит Рубин, также вдохновит на создание новых инструментов и методов для выделения звездных потоков. Как отмечает Шипп, "В настоящее время определение потенциальных потоков на глаз является трудоемким процессом - большой объем данных Рубин предоставляет прекрасную возможность подумать о новых, более автоматизированных способах идентификации потоков".
|
|
|
|
Источник
|
