|
Недостающая масса скрывается в рое межзвездных комет
|
|
|
|
Проект 3I/ATLAS вызвал большой ажиотаж за последний год, побудив астрономов обновить свои знания о других солнечных системах, а также о нашей собственной. Однако этот третий межзвездный гость может оказать неожиданное влияние на наше понимание темной материи. В новой статье, доступной на сервере препринтов arXiv, исследователи из Гамбургского университета пытаются рассчитать влияние наличия большого количества межзвездных объектов (ISO) на наши расчеты темной материи в нашей галактике.
|
|
|
|
Часть наших расчетов темной материи основана на так называемой «недостающей массе». Это значение основано на свойстве, известном как кривая вращения Галактики — по сути, скорости, с которой звезды вращаются вокруг центра Млечного Пути. Фактическое значение кривой намного выше, чем можно было бы ожидать, исходя только из количества видимых нами звезд, поэтому что-то еще должно вносить вклад в массу, который может объяснить это увеличение скорости вращения.
|
|
|
|
Ученые давно считают, что именно темная материя является фактором, определяющим эту массу. Но поскольку она не взаимодействует ни с чем, кроме гравитации, или взаимодействует очень редко, мы не можем ее «увидеть», что затрудняет ее изучение. Текущие оценки количества темной материи в галактике, полученные в рамках миссии Gaia, показывают, что ее концентрация составляет примерно 0,44 гигаэлектронвольта на кубический сантиметр. Но что, если существует другое объяснение части этой недостающей массы?
|
|
|
|
|
|
|
Сами межзвездные объекты обладают массой — и также видны другими способами. До сих пор мы видели только три из них: 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov и 3I/ATLAS, самый большой из которых имеет радиус где-то между 0,16 и 2,8 км. Поскольку масса увеличивается пропорционально кубу радиуса, эта разница в значениях оказывает огромное влияние на предполагаемый вес этого крупнейшего межзвездного гостя. Но мы также знаем, что в галактике прямо сейчас, вероятно, существуют миллиарды, если не триллионы, других межзвездных объектов.
|
|
|
|
Вопрос, на который пытались ответить исследователи, был прост: какой процент «недостающей массы» галактики могут составлять плавающие межзвездные объекты, которые мы просто не можем увидеть с помощью наших обычных методов наблюдения? Чтобы определить это значение, они использовали статистический процесс, известный как распределение Пуассона, для расчета локальной плотности блуждающих камней, подобных по размеру 3I/ATLAS.
|
|
|
|
И они обнаружили, что в нашем районе галактики может быть довольно много таких объектов.
|
|
|
|
Сделав еще один шаг, они рассчитали процент «недостающей массы» в галактике, который можно отнести к этим межзвездным объектам. Оказалось, что они могут составлять приблизительно от 13% до 45% массы галактики, которая в настоящее время приписывается темной материи.
|
|
|
|
Следует признать, что в этом процессе экстраполяции есть некоторые недостатки. Главная проблема заключается в том, что они буквально экстраполируют выборку размером 1–3I/ATLAS на всю галактическую популяцию ISO.
|
|
|
|
Сами авторы даже признают, что верхняя граница расчета, при которой ISO составляют до половины недостающей массы, требует «чрезмерно оптимистичного» количества материи, выброшенной в межзвездное пространство.
|
|
|
|
Однако лежащая в основе математика верна и имеет значение для некоторых существующих и будущих исследований. Эксперименты по прямому обнаружению темной материи, такие как LZ и XENONnT, используют локальную плотность темной материи для расчета ожидаемого потока слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), проходящих через их резервуары с ксеноном. Если это число окажется хотя бы на 18% ниже, чем первоначально ожидалось разработчиками эксперимента, чувствительность приборов, возможно, придется скорректировать.
|
|
|
|
К счастью, нам не придется долго ждать, чтобы получить больше доказательств, подтверждающих или опровергающих эту теорию. В сети появляются обзорные телескопы нового поколения, которые, как ожидается, обнаружат десятки, а возможно, и сотни новых межзвездных объектов.
|
|
|
|
Как только мы лучше поймем размер и форму межзвездных объектов, мы сможем лучше оценить, какой вклад, если таковой имеется, они вносят в недостающую массу нашей галактики, и правильно ли наше понимание темной материи.
|
|
|
|
Источник
|
