Розподіл водню в M51. "Вир" стала однією з перевірочних галактик, що підтвердила дієвість нового методу пошуку невидимих масивних об'єктів (хрестиком показана галактика-супутник).

Невидимий компаньйон Чумацького Шляху впливає на рух решті матерії в нашому зоряному острові. Знахідка дозволила вченим припустити, що таких об'єктів-невидимок в околицях Галактики є чимало і в інших галактик вони теж повинні бути. Тепер на питання "де ж ховається горезвісна темна матерія?" можна відповісти більш виразно.

Суканія Чакрабарті (Sukanya Chakrabarti) і її колеги з Каліфорнійського університету в Берклі (UC Berkeley) вирахували, що у Чумацького Шляху є темна галактика-супутник масою близько 10 мільярдів Сонць. Новий об'єкт отримав найменування "галактика ікс" (Galaxy X). Розташований він приблизно в 260-300 тисяч світлових роках від центру нашої рідної Галактики. А на небі цей таємничий об'єкт знаходиться десь у циркуля або Косинець (точніше поки визначити складно).

"Галактику X" неможливо розгледіти в телескопи, хоча незабаром буде зроблена спроба зловити хоч що-небудь від неї в інфрачервоному діапазоні. Причини такої невловимості прості.

По-перше, як вважають астрономи, ця галактика складається головним чином з таємничої темної матерії (чим би та не була), а проявляє вона себе тільки через гравітацію. По-друге, зараз цей супутник розташований майже на протилежному від нас краю Чумацького Шляху і спостерігати за ним заважає галактичний диск з газу і пилу.

Виявлена Galaxy X непрямим шляхом. Її рух викликає зміни в обширних потоках газоподібного водню, що знаходяться на краю Чумацького Шляху. Так що новачка можна представити у вигляді корабля-невидимки, якого впіймали за титанічній кільватерной сліду.

Фахівці вважають, що це відкриття допоможе вирішити давню загадку. За всіма розрахунками у Чумацького Шляху повинно бути набагато більше карликових галактик-супутників, ніж ми спостерігаємо. Зараз (разом з "підозрюваними") таких об'єктів є близько 80, а має бути – тисячі, якщо рахувати зовсім дрібні. Недостача може пояснюватися як раз невидимими галактиками-крихтами, що складаються з темної матерії.

Подібне картографування має допомогти астрономам ув'язати між собою суперечливі дані про рух зоряних островів в цілому, а не тільки нашого. Проте тут є перешкода. Якщо на великих масштабах теорія про темну матерію та спостереження за об'єктами узгоджуються непогано, у масштабі однієї галактики та її близького оточення теоретикам ще важко зводити кінці з кінцями.

Саме тому Чакрабарті з товаришами придумали способ виявлення малих (за галактичним мірками) об'єктів з темної матерії через аналіз поведінки міжзоряного водню. За допомогою радіотелескопів можна виявляти дуже тонкі нерівномірності в газовому диску, який простягається навколо будь-якої галактики набагато далі, ніж видимий диск із зірок.

Даний метод автори назвали "приливним аналізом" (Tidal Analysis). Вчені вважають, що ця технологія буде працювати навіть для невидимих об'єктів масою в одну тисячну від ваги Галактики. А та ж Galaxy X показує на терезах 1% від маси Чумацького Шляху.

Симуляція еволюції водню в галактиці M51 (центральний хрестик) за 875 млн років. Верхній хрестик – масивний супутник, який відповідає за перерозподіл газу в розглянутий період.

На відмітці 0,3 мільярда років автори моделі виявили хороше відповідність змодельованого розподілу газу тому, що спостерігається в реальності. Сторона кожного квадрата – 520 тисяч світлових років (ілюстрація Sukanya Chakrabarti / UC Berkeley).

Щоб показати, що метод коректний, Суканія і її соратники із Берклі та канадського інституту теоретичної астрофізики (CITA) застосували "приливними аналіз" для розрахунку динаміки газу у двох відомих парах галактика-супутник.

Це типу "Вир" (M51) та її напарниця NGC 5195, втричі меншою маси (вони показані на малюнках угорі), а також галактика NGC 1512 зі своїм супутником NGC 1510, що важить менше основного компаньйона в сто разів.

Вчені представили, що не бачать карликові галактики-супутники, і спробували заново "відкрити" їх лише за збурень у водневих дисках основних галактик. В обох випадках комп'ютерне моделювання дозволило досить точно передбачити масу, видалення і азимут фактично спостережуваних супутників, показавши, що придуманий в Берклі інструмент має право на життя.

NGC 1512 і її супутник в радіодіапазоні (ілюстрація Sukanya Chakrabarti / UC Berkeley).

Про свою нову роботу Чакрабарті розповіла 13 січня на конференції Американського астрономічного товариства (217th AAS meeting). (Деталі дослідження можна знайти в прес-релізі університету, а також статті, підготовленій для Astrophysical Journal.)

Вчені вважають, що темна матерія відповідає за левову частку (близько 85%) маси Всесвіту і без неї динаміка галактик і їх кластерів була б іншою. Але з чого, зокрема, складається "галактика ікс", поки що можна тільки здогадуватися. Її подальше вивчення, ймовірно, допоможе у розкритті таємниці темної матерії.

Справа в тому, що у астрономів і фізиків немає єдиної думки – що ж це таке. Чи то якісь невідомі науці частинки, чи то звичайна матерія, яка з ряду причин занадто слабо випромінює, щоб її можна було вловити наявними приборами …

На користь важко спостережуваного, але все-таки цілком звичайної речовини говорить ряд відкриттів недавнього часу: перша типу без зірок, дуже розріджені міжгалактичні волокна газу, переоцінка числа тьмяних червоних карликів у Всесвіті. А може, вірні різні припущення про природу темної матерії і відсутня маса Всесвіту – це комбінація різнорідних по суті елементів у тій чи іншій пропорції?

NGC 1512 у комп'ютерної симуляції. Сторона одного кадру – 326 тисяч світлових років. Приблизно на позначці в 0,2 мільярда років водень розподіляється навколо галактики практично так, як він розташований сьогодні (ілюстрація Sukanya Chakrabarti / UC Berkeley).

Додамо, що ім'я Galaxy X автори знахідки запропонували за аналогією з іншим терміном. Понад століття тому знаменитий американський астроном Персіваль Лоуелл висунув гіпотезу про зовнішню "планеті X" (Planet X), грунтуючись на розрахунку слабких відхилень у русі Нептуна і Урана.

Гіпотеза Лоуелла не підтвердилася (відкритий пізніше Плутон виявився занадто легкий, щоб вплинути на газові гіганти), до того ж, як стало ясно через десятки років, у тодішніх розрахунках маси і орбіти Нептуна були похибки.

Але сама ідея пошуку далеких об'єктів по гравітаційному обуренню орбіт ближніх тел виявилася дуже живучою, а термін "планета ікс" поступово став використовуватися як загальне неофіційне ім'я для будь-якої ще не відкритої планети (або планетоїда) на зовнішніх околицях Сонячної системи. Ось і "галактику X" вдалося знайти на кінчику пера. Якщо викладки Чакрабарті підтвердяться, відкриття виявиться дуже важливим для космології.

Знахідка інших подібних об'єктів не тільки проллє світло на темну матерію. Ці дані, як вважають автори дослідження, дозволять виключити альтернативну гіпотезу, яка говорить, що для пояснення аномалій у русі галактик і зірок слід не залучати "зайву" масу, а коригувати сам закон Всесвітнього тяжіння. Так "кільватерной слід" у міжзоряному водні може спричинити за собою серйозні наслідки.

За матеріалами: membrana.ru

Tweet

РОЗРОБКА ВЕБ-САЙТІВ, ПРОСУВАННЯ В ІНТЕРНЕТІ