Габбл виявив "згусток"; темної матерії в центрі галактики Дракон
Вчені з усього світу переймаються питанням: що являє собою темна матерія -- те, без чого неможливе розуміння нами будови Всесвіту? Попри те, що вона утворює більшість галактик, ця невловна матерія невидима та оповита таємницею. Вона схожа на невидимий "клей", який тримає Всесвіт разом.
Складність розуміння темної матерії пояснює Едуардо Вітраль з Наукового інституту космічних телескопів (STScI), який є провідним автором дослідження, передають OstanniPodii.com.
Хоча комп'ютерні симуляції передбачають, що темна матерія повинна скупчуватися в центрі галактик, більшість спостережень розповідають іншу історію. Замість скупчення в центрі (стрибок густини), схоже що, темна матерія більш рівномірно розподілена по всій галактиці. Ця розбіжність між теорією і спостереженнями створює додаткову інтригу навколо темної матерії.
Намагаючись внести ясність у ці дебати, команда астрономів вирішила зазирнути в об'єктив космічного телескопа "Габбл". Вони ретельно спостерігали за динамічними рухами зірок у карликовій галактиці Дракон -- системі, розташованій на відстані близько 250 000 світлових років від нас.
"Наші моделі більше узгоджуються з вістряподібною структурою, що відповідає космологічним моделям", - каже Вітраль. "Хоча ми не можемо з упевненістю сказати, що всі галактики містять розподіл темної матерії, подібний до вістряподібного, захопливо мати такі добре виміряні дані, які перевершують все, що ми мали раніше".
У своєму дослідженні астрономи застосували загальний підхід до розуміння розподілу темної матерії: вивчення зірок та їхнього руху. Спостерігаючи за зорями та інтерпретуючи ефект Доплера, вони могли отримати цінну інформацію про вплив невидимої матерії. Однак є межа тому, що можна зрозуміти з цього одновимірного джерела інформації. Саме тут у гру вступила нова перспектива.
На додаток до спостережень за віддаленням чи наближенням зірок до нас, астрономи взяли до уваги їхні бічні рухи (так званий "власний рух"). Поєднавши швидкість прямої видимості з власним рухом, команда створила безпрецедентний аналіз 3D-руху зірок.
"Покращення даних і покращення моделювання зазвичай йдуть пліч-о-пліч", - пояснює Роланд ван дер Марел з STScI, співавтор статті, який ініціював дослідження понад 10 років тому. "Якщо у вас не дуже складні дані або тільки одновимірні дані, то часто можуть підійти відносно прості моделі".
Він пояснив, що чим більше вимірів і складніших даних ви збираєте, тим складнішими мають бути ваші моделі, щоб справді врахувати всі тонкощі даних.
Завдяки своїм відносно невеликим розмірам і сфероїдальній формі, а також тим, що карликові галактики мають більший вміст темної матерії, галактика Дракон стала ідеальним кандидатом для їхнього дослідження.
Команда ретельно вимірювала рух зірок протягом 18-річного періоду, зменшуючи таким чином невизначеності та забезпечуючи точні вимірювання.
"Вимірюючи власні рухи, ви фіксуєте положення зорі в одну епоху, а потім через багато років вимірюєте положення тієї ж самої зорі. Ви вимірюєте зміщення, щоб визначити, наскільки вона перемістилася", - пояснив Сангмо Тоні Сон з STScI, ще один співавтор статті та головний дослідник останньої програми спостережень. "Для такого роду спостережень, чим довше ви чекаєте, тим краще ви можете виміряти зміщення зірок".
Методології та моделі, розроблені для карликової галактики Дракон, яка є супутником нашого Чумацького Шляху, стануть основою для майбутніх досліджень інших галактик. Команда вже аналізує спостереження "Габбла" за карликовими галактиками Скульптор та Мала Ведмедиця.
Крім того, майбутній космічний телескоп НАСА "Ненсі Грейс Романс" відкриє нові деталі властивостей темної матерії між різними галактиками завдяки своїй здатності оглядати великі ділянки неба.
"Такі дослідження є довгостроковими інвестиціями й вимагають багато терпіння", - зазначив Вітраль. "Ми можемо займатися цією наукою завдяки плануванню, яке здійснювалося протягом багатьох років, щоб фактично зібрати ці дані".
Дослідження було опубліковано в Astrophysical Journal.