Астрономи вважають, що знайшли край Чумацького Шляху

За допомогою даних з космічного телескопу Gaia про сусідні галактики, був виміряний радіус ореолу з темної матерії навколо нашої галактики.

Про це пише ScienceAlert.

Коли ви знаходитесь в середині чогось, досить складно сказати, наскільки воно велике. Як і у випадку з нашою галактикою Чумацький Шлях. Ми не можемо сфотографувати її безпосередньо ззовні, тому наші найкращі оцінювання ґрунтуються на вимірюванні відстані до об’єктів на околицях.

Оцінювання, зроблене за допомогою картографічних даних космічного телескопу Gaia, отриманих у минулому році, дає нам діаметр диска галактики розміром близько 260 тисяч світлових років. Але так само, як вплив Сонця поширюється далі Поясу Койпера, так і гравітаційний вплив і щільність Чумацького Шляху – його невидимий ореол з темної матерії – поширюються далі диску галактики.

На скільки далі? Ну, як з’ясували нові розрахунки, зовсім немало. У новій роботі, представленій в журналі «Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства» та завантаженій на сервер препринтів arXiv, астрофізик Еліс Дісон з Даремського університету у Великобританії та її колеги визначили діаметр у 1,9 мільйонів світлових років.

В Чумацькому Шляху є більше, ніж ті речі, які ми можемо побачити – зірки та газ, що всі кружляють на орбіті навколо Стрільця А*, надмасивної чорної діри в центрі галактики. Ми це знаємо тому, що зірки на зовнішніх краях галактичного диска рухаються набагато швидше, ніж повинно бути, якщо виходити з гравітаційного впливу здатної до виявлення матерії.

Додатковий гравітаційний вплив, що надає цьому обертанню поштовх, тлумачиться як такий, що походить з темної матерії – обширного сферичного ореолу штукенції, що обгортає галактичний диск. Але оскільки ми не можемо виявити темну матерію безпосередньо, ми маємо зробити висновок про її присутність на основі того, як вона впливає на речі навколо неї.

Отже, що зробили Дісон та її міжнародна команда колег.

По-перше, вони зробили космологічне моделювання високої роздільної здатності ореолів темної матерії галактик з масами, як у Чумацького Шляху, як ізольовано, так і в аналогії з Локальною групою, невеликою групою галактик, які знаходяться у 9,8 мільйонах світлових років довкола, до якої також належить Чумацький Шлях.

Особливу увагу вони приділили близькості Чумацького Шляху до М31 - галактики Андромеди, нашій найближчій великій сусідці, і з якою Чумацький Шлях має зіткнутися приблизно через 4,5 мільярдів років. Наразі обидві галактики розташовані приблизно на відстані 2,5 мільйонів світлових років – достатньо близько, щоб вже взаємодіяти гравітаційно.

За допомогою кількох різних програм моделювання, команда змоделювала ореол темної матерії Чумацького Шляху, дивлячись на радіальну швидкість - орбітальну швидкість об'єктів, що рухаються навколо галактики на різних відстанях, - та щільність, щоб спробувати визначити межу ореолу темної матерії.

Усі ці симуляції показали, що поза ореолом темної матерії радіальна швидкість об'єктів, таких як карликові галактики, помітно знизилася.

Потім вони порівняли це з базою даних спостережень карликових галактик навколо Чумацького Шляху в локальній групі. І, як і прогнозували їх симуляції, сталося раптове падіння радіальної швидкості. Радіальна відстань, яку розраховувала команда до цієї межі, склала близько 292 кілопарсека – приблизно 950 тисяч світлових років.

Подвійте це для діаметру, і ви отримаєте 1,9 мільйонів світлових років.

Ця відстань все ще може бути уточнена, і повинна бути уточнена, оскільки вона не була основною метою цього дослідження, але вона допомагає накладати важливі обмеження на Чумацькому Шляху і може бути використана для пошуку таких меж для інших галактик.

«У багатьох аналізах ореолу Чумацького Шляху його зовнішня межа є основоположним обмеженням. Часто вибір є суб'єктивним, але, як ми вже стверджували, бажано визначити фізично та/або спостережувально вмотивовану зовнішню межу. Тут ми пов'язали межу основного розподілу темної матерії до спостережуваного зоряного ореолу та популяції карликових галактик», - вказують дослідники у своїй роботі.

«Є велика надія, що майбутні дані забезпечать більш надійне та точне вимірювання межі Чумацького Шляху та сусідніх галактик масою Чумацького Шляху, ніж те, що ми представили тут».

Фото ESA/Gaia/DPAC, препринт наукової статті на arXiv.

Читайте ще цікаві новини про космос.