|
Темная материя в карликовой галактике
|
|
|
|
Свойства и поведение темной материи, невидимого "клея" Вселенной, по-прежнему окутаны тайной. Хотя галактики в основном состоят из темной материи, понимание того, как она распределяется внутри галактики, дает ключ к пониманию того, что это за вещество и как оно влияет на эволюцию галактики.
|
|
|
|
В то время как компьютерное моделирование предполагает, что темная материя должна скапливаться в центре галактики, называемом плотностным сгустком, многие предыдущие телескопические наблюдения показали, что вместо этого она более равномерно распределена по всей галактике. Причина такого несоответствия между моделями и наблюдениями продолжает озадачивать астрономов, усиливая загадку темной материи.
|
|
|
|
Команда астрономов обратилась к космическому телескопу НАСА "Хаббл", чтобы попытаться прояснить этот спор, измерив динамические движения звезд в карликовой галактике Драко, системе, расположенной примерно в 250 000 световых годах от Земли. Используя наблюдения, которые продолжались в течение 18 лет, им удалось получить наиболее точное трехмерное представление о движении звезд в пределах этой миниатюрной галактики. Для этого потребовалось изучить почти двадцатилетний архив наблюдений Хаббла за галактикой Драко.
|
|
|
"Наши модели, как правило, больше соответствуют остроконечной структуре, которая согласуется с космологическими моделями", - сказал Эдуардо Витраль из Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе и ведущий автор исследования. "Хотя мы не можем с уверенностью сказать, что во всех галактиках наблюдается распределение темной материи, похожее на острие, очень интересно получить такие хорошо измеренные данные, которые превосходят все, что у нас было раньше".
|
|
Построение графиков движения звезд
|
|
|
|
Чтобы узнать о темной материи внутри галактики, ученые могут обратить внимание на ее звезды и их движения, в которых преобладает притяжение темной материи. Распространенным подходом к измерению скорости объектов, движущихся в космосе, является эффект Доплера — наблюдаемое изменение длины волны света, когда звезда приближается к Земле или удаляется от нее. Хотя такая скорость в пределах прямой видимости может дать ценную информацию, из этого одномерного источника информации можно почерпнуть не так уж много.
|
|
|
|
Звезды не только приближаются к нам или удаляются от нас, но и перемещаются по небу, что измеряется их собственным движением. Объединив скорость прямой видимости с правильными движениями, команда ученых провела беспрецедентный анализ трехмерных перемещений звезд.
|
|
|
|
"Улучшение качества данных и улучшение моделирования обычно идут рука об руку", - пояснил Роланд ван дер Марел (Roeland van der Marel) из STScI, соавтор статьи, инициировавший исследование более 10 лет назад. "Если у вас нет очень сложных данных или только одномерных данных, то часто могут подойти относительно простые модели. Чем больше измерений и сложность данных, которые вы собираете, тем более сложными должны быть ваши модели, чтобы действительно охватить все тонкости данных".
|
|
Научный марафон (не спринт)
|
|
|
|
Поскольку известно, что карликовые галактики содержат больше темной материи, чем галактики других типов, команда ученых сосредоточилась на карликовой галактике Драко, которая является относительно небольшим сфероидальным спутником галактики Млечный Путь.
|
|
|
|
"При измерении собственных движений вы отмечаете положение звезды в определенную эпоху, а затем, много лет спустя, измеряете положение той же самой звезды. Вы измеряете смещение, чтобы определить, насколько сильно оно переместилось", - объяснил Сангмо Тони Сон из STScI, еще один соавтор статьи и главный исследователь последней программы наблюдений. "Для такого рода наблюдений, чем дольше вы ждете, тем лучше вы можете измерить смещение звезд".
|
|
|
|
Команда проанализировала ряд эпох, охватывающих период с 2004 по 2022 год, - обширную базу данных, которую мог предложить только "Хаббл", благодаря сочетанию его острого стабильного зрения и рекордного времени работы. Богатый архив данных, собранный телескопом, помог снизить уровень неопределенности при измерении собственных движений звезд. Точность эквивалентна измерению годового смещения, которое составляет чуть меньше ширины мяча для гольфа, что видно на Луне с Земли.
|
|
|
|
Используя трехмерные данные, команда сократила количество допущений, применявшихся в предыдущих исследованиях, и учла характеристики, характерные для галактики, такие как ее вращение и распределение звезд и темной материи, в своих собственных усилиях по моделированию.
|
|
Захватывающее будущее
|
|
|
|
Методологии и модели, разработанные для карликовой галактики Драко, могут быть применены к другим галактикам в будущем. Команда уже анализирует наблюдения Хаббла за карликовой галактикой Скульптор и карликовой галактикой Малая Медведица.
|
|
|
|
Изучение темной материи требует наблюдения за различными галактическими средами, а также совместной работы с различными космическими телескопами. Например, новый космический телескоп НАСА "Нэнси Грейс Роман" поможет выявить новые детали свойств темной материи в разных галактиках благодаря своей способности исследовать большие участки неба.
|
|
|
|
"Такого рода исследования являются долгосрочными инвестициями и требуют большого терпения", - говорит Витрал. "Мы можем заниматься этой наукой благодаря тщательному планированию, которое проводилось на протяжении многих лет для сбора этих данных. Полученные нами данные являются результатом работы большой группы исследователей, которые работали над этими вопросами в течение многих лет".
|
|
|
|
Источник
|
