Виявлено далекий зоряний потік, який може наблизити нас до розуміння таємничої темної матерії

Вперше вчені виявили потік зірок, відомий як “зоряний потік кульового скупчення”, у галактиці за межами Чумацького Шляху. Це відкриває нові можливості для дослідження темної матерії — однієї з найбільших невирішених загадок астрофізики.

Про відкриття повідомляють в Данському технічному університеті, передають OstanniPodii.com. Вона присутня всюди у нашому Всесвіті: вважається, що темна матерія становить переважну більшість усієї матерії у Всесвіті. Ми знаємо, що вона існує, але досі дуже мало знаємо про те, що це насправді. Саме тому її й називають «темною матерією».

Тепер перше відкриття зоряного потоку кульового скупчення у галактиці за межами Чумацького Шляху може пролити нове світло на таємницю цієї темної матерії.

Такі потоки — добре відоме явище в Чумацькому Шляху, де їх було виявлено декілька. Але це перший випадок, коли поза межами нашої галактики виявлено зоряний потік, що походить з кульового скупчення. Результати дослідження були опубліковані в науковому журналі «Nature».

Зоряні потоки як детектори темної матерії

Зоряні потоки кульових скупчень можуть використовуватися як своєрідні «детектори темної матерії».

Ця галузь зазнала значного прогресу, оскільки супутник «Гая» Європейського космічного агентства (ЄКА) у поєднанні з наземними телескопами дав змогу виявити набагато більше таких зоряних потоків у Чумацькому Шляху. За останні роки завдяки новим великим наборам даних та сучасним методам аналізу потоки кульових скупчень стали одним з найперспективніших інструментів для вивчення галактик.

Зоряні потоки утворюються, коли гравітаційне тяжіння галактики повільно розриває щільне скупчення зірок, відоме як кульове скупчення, розтягуючи його зорі у довгий, вузький потік.

Вони особливо корисні для вивчення темної матерії, оскільки зазвичай знаходяться у зовнішніх областях галактик. Там набагато менше космічного «сміття», такого як газ і великі скупчення зірок, що ускладнюють інтерпретацію даних.

Якщо дослідники виявляють незрозумілу прогалину або збурення в інакше рівномірному зоряному потоці, одним з можливих пояснень є невидиме скупчення темної матерії, яке пройшло крізь потік або поблизу нього. Аналізуючи ці точні космічні сліди, астрофізики можуть дізнатися більше про масу та розташування невидимих структур, утворених темною матерією.

Однак потоки кульових скупчень було надзвичайно важко виявити за межами нашої галактики, оскільки їхні сигнали дуже слабкі й можуть бути приховані шумом від інших явищ. У цьому випадку зоряний потік було виявлено в так званій ультрадифузній галактиці під назвою UGC9050-Dw1.

«Ми спостерігали потік кульового скупчення в ультрадифузній галактиці. Той факт, що ми бачимо це за межами нашої власної галактики, Чумацького Шляху, робить це відкриття значним та унікальним, оскільки раніше такого ще ніколи не було», — каже перша авторка Джулі Кіл Холм.

Отже, тепер дослідники мають звичний інструмент, який можна застосовувати до галактик, відмінних від Чумацького Шляху. Це дозволить їм проводити нові вимірювання за межами нашої галактики, як для перевірки того, що ми вже знаємо, так і для отримання нових уявлень про темну матерію.

95 відсотків маси та енергії Всесвіту залишаються невідомими

Переважна більшість речовини у Всесвіті — це темна матерія. Проте ми досі не знаємо, з чого насправді вона складається.

Якщо розглянути загальну масу та енергію Всесвіту, то звичайна матерія — від зірок і планет до газу та пилу — становить лише близько 5 відсотків. Решта 95 відсотків залишаються майже невідомими. На темну матерію припадає близько 27 відсотків, а решта — приблизно 68 відсотків — це темна енергія, ще одне явище, яке вчені досі намагаються зрозуміти.

«Це відкриття відкриває цілком нові можливості. Ми можемо шукати такі потоки кульових скупчень у галактиках, відмінних від Чумацького Шляху. У довгостроковій перспективі ми, можливо, також зможемо виміряти, скільки темної матерії міститься в інших ультрадифузних галактиках», — каже співавторка дослідження Сара Пірсон.

Окрім самого відкриття, дослідники вперше продемонстрували, що потоки кульових скупчень можна використовувати як інструмент для вимірювання темної матерії в галактиках за межами Чумацького Шляху. Це важливо, оскільки темна матерія відіграє вирішальну роль у Всесвіті, але досі залишається дуже маловивченою.

«Ми показуємо, що добре відпрацьований інструмент з нашої власної галактики можна використовувати для розуміння інших галактик, де вимірювання розподілу темної матерії інакше було б дуже складним», — каже Джулі Кіл Хольм.

Більшість сучасних знань ґрунтується на спостереженнях за нашою галактикою

У ході дослідження вчені також оцінили, скільки маси, а отже, і темної матерії, містить галактика UGC9050-Dw1, та як ця маса розподілена.

За словами Джулі Кіл Холм, це відкриття може допомогти вченим з’ясувати, чи поширюється наше сучасне уявлення про темну матерію, яке значною мірою ґрунтується на спостереженнях Чумацького Шляху, також і на інші галактики.

«Наше сучасне розуміння темної матерії значною мірою ґрунтується на одній-єдиній галактиці — нашій власній. Маючи більший масив даних, вчені зможуть почати досліджувати, чи діють ті самі моделі повсюдно, чи темна матерія поводиться по-різному залежно від навколишнього середовища», — каже вона.

Завдяки новим космічним телескопам і місіям, таким як космічний телескоп NASA «Ненсі Грейс Роман» та місія ЄКА «Евклід», дослідники очікують, що кількість спостережуваних потоків кульових скупчень значно зросте.

«Це галузь досліджень, що неймовірно захоплює, яка стрімко розвивається», — зазначає Сара Пірсон. «Вона надає нам абсолютно нові можливості для розуміння того, що таке темна матерія, а отже, і з чого складається більша частина матерії у Всесвіті».

• Темна матерія