Связь между темной материей и образованием галактик
Исследование является частью более масштабных усилий по пониманию того, как темная материя работает на масштабах меньше нашей галактики.
Точно так же, как у Солнца есть планеты, а у планет — спутники, у нашей галактики есть галактики -спутники, и некоторые из них могут иметь свои собственные галактики-спутники меньшего размера.
Так, Большое Магелланово Облако (БМО), относительно крупная спутниковая галактика, расположенная на расстоянии около 163 тыс. св. лет от нашей Галактики, видимая из Южного полушария, как полагают, принесла с собой по меньшей мере шесть своих собственных спутниковых галактик, когда она впервые приблизилась к Млечному Пути. Такие выводы были сделаны на основании недавних измерениях миссии Европейского космического агентства Gaia.
Астрофизики считают, что темная материя ответственна за большую часть этой структуры, и теперь исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC использовали наблюдения слабых галактик вокруг Млечного Пути, чтобы установить более жесткие ограничения на связь между размером и структурой галактик и ореолами темной материи, которые их окружают.
В то же время они нашли больше доказательств существования галактик-спутников БМО и сделали новый прогноз: если модели ученых верны, Млечный Путь должен иметь дополнительные 150 или более очень слабых галактик-спутников, ожидающих своего открытия проектами следующего поколения.
Исследование, опубликованное в журнале Astrophysical Journal и доступное в качестве препринта, является частью более масштабных усилий по пониманию того, как темная материя работает на масштабах меньше нашей галактики.
«Мы знаем некоторые вещи о темной материи — сколько там темной материи, как она сгущается, — но все эти утверждения квалифицируются следующим образом: да, именно так она ведет себя на масштабах, превышающих размер нашей локальной группы галактик», — говорят исследователи. — И тогда возникает вопрос: работает ли это на самых маленьких масштабах, которые мы можем измерить?»
В дополнение к выводам о БМО, ученые также установили ограничения на связь между ореолами темной материи и структурой галактик.
Например, при моделировании, которое наиболее точно соответствовало истории Млечного Пути и БМО, самые маленькие галактики, которые астрономы могли наблюдать в настоящее время, должны были иметь звезды с общей массой около сотни солнц и примерно в миллион раз больше темной материи.
Согласно модели экстраполяции, самые слабые галактики, которые когда-либо можно было наблюдать, могут образовывать ореолы в сотни раз менее массивные, чем эти.
Кроме того, могут быть сделаны и другие открытия: если расчеты верны, то вокруг Млечного Пути находится еще около 100 галактик-спутников — более чем в два раза больше, чем уже было обнаружено.
Открытие этих галактик поможет подтвердить модель исследователей о связях между темной материей и образованием галактик и, вероятно, наложит более жесткие ограничения на природу самой темной материи.
Milky Way Satellite Census—II. Galaxy-Halo Connection Constraints Including the Impact of the Large Magellanic Cloud, arXiv:1912.03303 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/1912.03303