Публикуването на нова карта на цялото небе на най-отдалечената част на Млечния път – тя може да предложи нов тест на теориите за тъмната материя

Акцентът в новата схема е пробуждането на звездите, което се задвижва от малка галактика, за да се сблъска млечен път. Картата може да предложи и нов тест за теории за тъмната материя.

Астрономи, използващи данни от НАСА Телескопите на Европейската космическа агенция (ESA) пуснаха нова карта на цялото небе за най-отдалечения регион на нашата галактика. Този регион, известен като галактически ореол, се намира извън спиралните спирални рамена, които съставляват характерния централен диск на Млечния път, и е слабо населен. Въпреки че короната може да изглежда предимно празна, се очаква също да съдържа огромен резервоар от тъмна материя, мистериозно и невидимо вещество, за което се смята, че съставлява по-голямата част от масата във Вселената.

Данните за новата карта идват от мисията Gaia на Европейската космическа агенция на ESA и NASA’s Near Earth Object Wide Infrared Survey Explorer или NEOWISE, която работи от 2009 до 2013 г. като WISE. Изследването използва данни, събрани от космическия кораб между 2009 и 2018 г.

Тази визуализация показва централния диск на Млечния път и по-малка близка галактика, наречена Големия магеланов облак. Нова звездна карта, покриваща цялото небе, нанася местоположението на звездите във външните райони на галактиката Млечен път (известна като ореола на галактиката), от около 200 000 светлинни години до 325 000 светлинни години от центъра на Млечния път . Кредит: НАСА /Лаборатория за реактивно задвижване-Caltech / NSF / R. Гаравито Камарго и Дж. Бисла

Новата карта разкрива как малка галактика, наречена Големият магеланов облак (LMC) – наречена така, защото е най-голямата от двете галактики джуджета, обикалящи около Млечния път – плава през ореола на Млечния път като кораб през водата, създавайки гравитационното си привличане, което се събуди в звездите зад него. LMC се намира на около 160 000 светлинни години от Земята и е по-малко от една четвърт от масата на Млечния път.

Въпреки че вътрешните части на аурата са настроени на високо ниво на ЗдравеТова е първата карта, която предоставя подобно изображение на външните области на ореола, където е намерена бдителност – на около 200 000 светлинни години до 325 000 светлинни години от галактическия център. Предишни проучвания показват наличие на будност, но цялата карта на небето потвърждава нейното съществуване и предоставя подробен отчет за неговата форма, размер и местоположение.

Това нарушение в аурата също така дава възможност на астрономите да изучават нещо, което не могат да наблюдават директно: тъмната материя. Въпреки че не излъчва, отразява или абсорбира светлината, гравитационният ефект на тъмната материя е наблюдаван в цялата Вселена. Смята се, че се създават скелета, върху които са построени галактики, така че без тях галактиките да се разпадат, докато се въртят. Тъмната материя се изчислява пет пъти по-често във Вселената от цялата материя, която излъчва и / или взаимодейства със светлината, от звезди до планети до газови облаци.

Въпреки че има много теории за природата на тъмната материя, всички те показват, че тя трябва да присъства в ореола на Млечния път. Ако е така, тогава, когато LMC плава през този регион, той също трябва да остави следа от тъмна материя. Смята се, че пробуждането, наблюдавано в новата звездна карта, е очертанието на това пробуждане на тъмната материя; Звездите са като листа на повърхността на този невидим океан, променящи позицията си с тъмна материя.

Взаимодействието между тъмната материя и Големия магеланов облак има големи последици за нашата галактика. Докато LMC обикаля Млечния път, гравитацията на тъмната материя се изтегля и забавя LMC. Това ще накара орбитата на галактиката-джудже да става все по-малка и по-малка, докато накрая галактиката се сблъска с Млечния път за около 2 милиарда години. Този вид сливания могат да бъдат основен двигател за растежа на масивни галактики във Вселената. Всъщност астрономите вярват, че Млечният път се е слял с друга малка галактика преди около 10 милиарда години.

„Това изземване на енергията на по-малка галактика е не само причината за сливането на LMC с Млечния път, но и причината за всичко „Галактически сливания се случват“, каза Рохан Найду, докторант по астрономия в Харвардския университет и съавтор на новия доклад. „Блъскането в нашата карта е наистина страхотно потвърждение, че нашата основна картина за това как галактиките се сливат на мястото си!“

Рядка възможност

Авторите на статията също така вярват, че новата карта – заедно с допълнителни данни и теоретични анализи – може да предостави тест на различни теории за природата на тъмната материя, като например дали тя е съставена от частици, като обикновена материя, и какви са техните свойствата са. Тези частици.

„Можете да си представите, че бдителността зад лодката би била различна, ако лодката плаваше във водата или през мед“, казва Чарли Конрой, професор от Харвардския университет и астроном от Центъра за астрофизика. Харвард и Смитсониън, съавтор на изследването. „В този случай свойствата на будността се определят от теорията за тъмната материя, която прилагаме.“

Конрой ръководи екипа, който картографира местоположението на повече от 1300 звезди в аурата. Предизвикателството възникна при опит да се измери точното разстояние от Земята до голяма част от тези звезди: често е невъзможно да се разбере дали една звезда е слаба и близка или ярка и далеч. Екипът използва данни от мисията на ESA Gaia, която осигурява позицията на много звезди в небето, но не може да измери разстоянията до звездите във външните райони на Млечния път.

След като идентифицира звездите, най-вероятно в короната (тъй като те не присъстваха ясно в нашата галактика или LMC), екипът потърси звезди, принадлежащи към клас гигантски звезди със специфичен светлинен „подпис“, които могат да бъдат открити от NEOWISE. Познаването на основните характеристики на избраните звезди позволи на екипа да знае тяхното разстояние от Земята и да създаде новата карта. Той очертава регион, започващ на около 200 000 светлинни години от центъра на Млечния път или около мястото, където се очаква да започне LMC активност, и простиращ се на около 125 000 светлинни години след това.

Конрой и колегите му бяха вдъхновение за търсенето на LMC пробуждане, след като научиха за екип от астрофизици от Университета на Аризона в Тусон, изработващи компютърни модели, които предсказват как трябва да изглежда тъмната материя в галактическата аура. Двете групи са работили заедно по новото проучване.

Модел от екипа на Аризона, който беше включен в новото проучване, предсказва цялостната структура и специфичното местоположение на звездното пробуждане, разкрито в новата карта. След като данните потвърдят, че моделът е бил верен, екипът може да потвърди и това, което са посочили и други разследвания: Вероятно LMC е в първата си орбита около Млечния път. Ако по-малката галактика вече е направила множество орбити, формата и местоположението на пробуждането ще бъдат значително различни от наблюдаваното. Астрономите вярват, че LMC се е образувал в същата среда като Млечния път и друга близка галактика, M31, и че е на път да завърши първата дълга орбита около нашата галактика (на около 13 милиарда години). Следващата му орбита ще бъде много по-кратка поради взаимодействието й с Млечния път.

„Потвърждаването на нашето теоретично предсказание с данни от наблюдения ни казва, че нашето разбиране за взаимодействието между тези две галактики, включително тъмната материя, е на прав път“, каза Николас Гаравито-Камарго, докторант по астрономия от Университета в Аризона. Формата, използвана в статията.

Новата карта също предоставя на астрономите рядка възможност да тестват свойствата на тъмната материя (вода или мед) в нашата галактика. В новото проучване Garavito-Camargo и колеги използваха обща теория за тъмната материя, наречена студена тъмна материя, която пасва относително добре на наблюдаваната звездна карта. Екипът на Университета в Аризона сега провежда симулации, които използват различни теории за тъмната материя, за да видят кое съвпада най-добре с пробуждането, наблюдавано в звездите.

„Това е наистина специален набор от обстоятелства, които се събраха, за да създадем този сценарий, който ни позволява да тестваме нашите теории за тъмната материя“, каза Жортина Бисла, съавтор на изследването и асистент в Университета на Аризона. „Но можем да осъществим този тест само като комбинираме тази нова карта със симулацията на тъмната материя, която сме изградили.“

Космическият кораб WISE е изстрелян през 2009 г. и е пуснат в хибернация през 2011 г. след изпълнението на основната си мисия. През септември 2013 г. НАСА реактивира космическия кораб с основната цел да изследва близоземни обекти или NEO, а мисията и космическите кораби бяха преименувани на NEOWISE. Лабораторията за реактивно задвижване на НАСА в Южна Калифорния управлява и управлява WISE за дирекцията на научната мисия на НАСА. Мисията беше избрана на конкурса в рамките на Програмата за изследване на НАСА, управлявана от космическия полетен център на агенцията Goddard в Грийнбелт, Мериленд NEOWISE е проект на Лабораторията за реактивно задвижване (JPL), подразделение на Калифорнийския технологичен институт и Университета в Аризона, с подкрепата на Службата за координация на планетарната отбрана на НАСА.