Гравитация Млечного Пути искажает звездные потоки без участия темной материи

Звездные потоки образуются, когда скопления звезд сталкиваются с крупной галактикой и попадают в гравитационную ловушку. Галактика постепенно притягивает и вытягивает скопление в длинную тонкую ленту. Астрофизики часто используют эти объекты для изучения скрытой массы Вселенной. Темная материя формирует каркас галактик, но взаимодействует с окружающим миром только через гравитацию, поэтому ее следы ищут по искажениям в движении видимых звезд.

Ведущий автор работы Арпит Арора и его коллеги проверили, способна ли сама галактика без темной материи деформировать звездные ленты. Исследователи смоделировали четыре галактики размером с Млечный Путь. В симуляцию не добавляли сгустки темного вещества, но заселили каждую систему 15 тысячами звездных потоков. За пять миллиардов виртуальных лет внутреннее притяжение галактик изменило форму почти всех звездных цепочек.

Из 15 тысяч смоделированных потоков ровную форму сохранили только 70. Остальные структуры покрылись петлями, разрывами, ответвлениями и уплотнениями, а некоторые ленты полностью распались. Потоки, которые проходили ближе к плотному галактическому ядру, разрушались быстрее и сильнее. Авторы работы отметили, что полученные в модели формы полностью повторяют картины, которые телескопы видят в реальном космосе.

Соавторы публикации Нора Шипп и Джеймс Дэвенпорт подчеркивают, что теперь ученые смогут отделить гравитационный шум самой галактики от реальных следов темного вещества. В следующем эксперименте Арпит Арора планирует добавить в модель сгустки темной материи, чтобы найти их уникальные отличия. Астрономы также проверят расчеты на практике с помощью телескопа Симони в обсерватории имени Веры Рубин, который откроет множество новых звездных потоков.

Ранее другая команда ученых создала самую подробную карту распределения темной материи во Вселенной.

Иллюстрация Arpit Arora / Adrian Price-Whelan / Stefan Payne-Wardenaar.