Публикация новой карты всего неба самого дальнего края Млечного Пути — это может предложить новую проверку теорий темной материи

Астрономы выпустили новую карту всего неба для самой дальней части нашей галактики Млечный Путь. Источник: NASA / JPL-Caltech / NSF / R. Hurt.

Изюминкой новой схемы является пробуждение звезд, которое заставляет небольшую галактику сталкиваться с Млечный Путь. Карта также может предложить новую проверку теорий темной материи.

Астрономы используют данные из НАСА Телескопы Европейского космического агентства (ЕКА) выпустили новую карту всего неба для самого отдаленного региона нашей галактики. Эта область, известная как гало галактики, находится за пределами спиральных спиральных рукавов, составляющих характерный центральный диск Млечного Пути, и малонаселенная. Хотя корона может показаться в основном пустой, ожидается, что она будет содержать огромный резервуар темной материи, загадочного и невидимого вещества, которое, как считается, составляет основную массу Вселенной.

Данные для новой карты взяты из миссии Gaia Европейского космического агентства ЕКА и NASA Near Earth Object Wide Infrared Survey Explorer, или NEOWISE, которая работала с 2009 по 2013 год как WISE. В исследовании используются данные, собранные космическим аппаратом в период с 2009 по 2018 год.

Эта визуализация показывает центральный диск Млечного Пути и соседнюю галактику меньшего размера, которая называется Большое Магелланово Облако. На новой звездной карте, охватывающей все небо, показано расположение звезд во внешних областях галактики Млечный Путь (известной как гало галактики), примерно от 200 000 световых лет до 325 000 световых лет от центра Млечного Пути. . Предоставлено: НАСА /Лаборатория реактивного движения-Caltech / NSF / R. Гаравито Камарго и Х. Бисла

На новой карте показано, как небольшая галактика под названием Большое Магелланово Облако (БМО) — названная так потому, что это самая большая из двух карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути, — проплыла через ореол Млечного Пути, как корабль по воде, создавая его гравитационное притяжение, которое проснулось в звездах позади него. БМО расположена примерно в 160 000 световых лет от Земли и составляет менее четверти массы Млечного Пути.

Хотя внутренние части ауры установлены на высоком уровне ЗдоровьеЭто первая карта, которая дает аналогичное изображение внешних областей гало, где была обнаружена бдительность — примерно от 200 000 световых лет до 325 000 световых лет от центра Галактики. Предыдущие исследования показали наличие бодрствования, но вся карта звездного неба подтверждает его существование и дает подробный отчет о его форме, размере и местоположении.

Это нарушение ауры также дает астрономам возможность изучить то, что они не могут наблюдать напрямую: темную материю. Хотя он не излучает, не отражает и не поглощает свет, гравитационный эффект темной материи наблюдается по всей Вселенной. Считается, что он создает каркасы, на которых построены галактики, так что без них галактики разлетались бы при вращении. По оценкам, темная материя в пять раз чаще встречается во Вселенной, чем вся материя, излучающая свет и / или взаимодействующая со светом, от звезд до планет и газовых облаков.

Хотя существует множество теорий о природе темной материи, все они указывают на то, что она должна присутствовать в ореоле Млечного Пути. Если это так, то когда БМО проплывет через эту область, он также должен оставить за собой след темной материи. Пробуждение, наблюдаемое на новой звездной карте, считается очертанием этого пробуждения темной материи; Звезды похожи на листья на поверхности этого невидимого океана, меняющие свое положение вместе с темной материей.

Взаимодействие темной материи и Большого Магелланова Облака имеет большое значение для нашей галактики. Когда БМО вращается вокруг Млечного Пути, гравитация темной материи притягивает и замедляет БМО. Это приведет к тому, что орбита карликовой галактики будет становиться все меньше и меньше, пока галактика наконец не столкнется с Млечным путем примерно через 2 миллиарда лет. Подобные слияния могут стать основным двигателем роста массивных галактик по всей Вселенной. Фактически, астрономы считают, что Млечный Путь слился с другой небольшой галактикой около 10 миллиардов лет назад.

«Этот захват энергии меньшей галактики является не только причиной слияния БМО с Млечным путем, но и причиной Все «Происходят слияния галактик», — сказал Рохан Найду, докторант астрономии Гарвардского университета и соавтор новой статьи. «Сдвиг на нашей карте — действительно отличное подтверждение того, что наша основная картина того, как галактики сливаются на свои места!»

Редкая возможность

Авторы статьи также считают, что новая карта — наряду с дополнительными данными и теоретическим анализом — может предоставить проверку различных теорий о природе темной материи, например, состоит ли она из частиц, таких как обычная материя, и из чего они состоят. свойства есть. Эти частицы.

«Вы можете себе представить, что бдительность за лодкой была бы иной, если бы лодка плыла по воде или по меду», — сказал Чарли Конрой, профессор Гарвардского университета и астроном из Центра астрофизики. Гарвард и Смитсоновский институт, соавтор исследования. «В этом случае свойства бодрствования определяются применяемой нами теорией темной материи».

Конрой возглавлял команду, которая нанесла на карту расположение более 1300 звезд в ауре. Проблема возникла при попытке измерить точное расстояние от Земли до большой части этих звезд: часто невозможно определить, является ли звезда слабой и близкой или яркой и далекой. Команда использовала данные миссии ESA Gaia, которая обеспечивает положение многих звезд на небе, но не может измерить расстояния до звезд во внешних областях Млечного Пути.

После определения звезд, которые, скорее всего, находятся в короне (поскольку они явно не присутствовали в нашей галактике или БМО), команда искала звезды, принадлежащие к классу гигантских звезд с определенной световой «сигнатурой», которую можно было обнаружить с помощью NEOWISE. Знание основных характеристик выбранных звезд позволило команде узнать их расстояние от Земли и создать новую карту. На ней изображена область, начинающаяся примерно в 200 000 световых лет от центра Млечного Пути или около того места, где должна была начаться активность БМО, и простирающаяся примерно на 125 000 световых лет за пределы.

Конрой и его коллеги были вдохновителями для поиска пробуждения БМО после того, как узнали о группе астрофизиков из Университета Аризоны в Тусоне, создающей компьютерные модели, которые предсказывают, как должна выглядеть темная материя в галактической ауре. Обе группы работали вместе над новым исследованием.

Модель команды из Аризоны, которая была включена в новое исследование, предсказала общую структуру и конкретное место пробуждения звезды, показанное на новой карте. Как только данные подтвердят, что модель верна, команда сможет подтвердить то, что показали и другие исследования: вероятно, что LMC находится на своей первой орбите вокруг Млечного Пути. Если бы меньшая галактика уже сделала несколько орбит, форма и место пробуждения значительно отличались бы от наблюдаемых. Астрономы считают, что БМО образовалась в той же среде, что и Млечный Путь, и другая соседняя галактика, M31, и что она находится на грани завершения первой длинной орбиты вокруг нашей галактики (возрастом около 13 миллиардов лет). Его следующая орбита будет намного короче из-за взаимодействия с Млечным путем.

«Подтверждение нашего теоретического прогноза данными наблюдений говорит нам о том, что наше понимание взаимодействия между этими двумя галактиками, включая темную материю, находится на правильном пути», — сказал Николас Гаравито-Камарго, аспирант по астрономии Университета Аризоны. Форма, использованная в статье.

Новая карта также дает астрономам редкую возможность проверить свойства темной материи (воды или меда) в нашей галактике. В новом исследовании Гаравито-Камарго и его коллеги использовали общую теорию темной материи, называемую холодной темной материей, которая относительно хорошо соответствует наблюдаемой звездной карте. Команда Университета Аризоны в настоящее время проводит моделирование, в котором используются различные теории темной материи, чтобы увидеть, какая из них лучше всего соответствует пробуждению, наблюдаемому у звезд.

«Это действительно особый набор обстоятельств, которые собрались вместе, чтобы создать этот сценарий, который позволяет нам проверить наши теории темной материи», — сказала Джортина Бисла, соавтор исследования и доцент Университета Аризоны. «Но мы можем реализовать этот тест, только объединив эту новую карту с созданной нами симуляцией темной материи».

Космический корабль WISE был запущен в 2009 году и был переведен в спящий режим в 2011 году после завершения своей основной миссии. В сентябре 2013 года НАСА повторно активировало космический корабль с основной целью исследования объектов, сближающихся с Землей, или ОСЗ, и миссия и космический корабль были переименованы в NEOWISE. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии управляет и управляет WISE для Управления научных миссий НАСА. Миссия была отобрана на конкурсной основе в рамках программы исследователей НАСА, управляемой Центром космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. NEOWISE — это проект Лаборатории реактивного движения (JPL), подразделения Калифорнийского технологического института и Университета Аризоны, при поддержке Координационного управления планетарной защиты НАСА.