Astronomowie z Harvardu sugerują, że pokręcony kształt Drogi Mlecznej wynika z nieregularnego halo ciemnej materii. Potwierdza to teorie dotyczące przeszłych zderzeń galaktycznych i zapewnia wgląd w naturę ciemnej materii. Źródło: Stefan Payne-Wardenaar; Obłoki Magellana: Robert Gendler/ESO
Odkrycia astronomów potwierdzają hipotezę dotyczącą ewolucji naszej galaktyki.
the droga Mleczna Często jest przedstawiany jako płaski, wirujący dysk pyłu, gazu i gwiazd. Ale jeśli mógłbyś pomniejszyć i zrobić zdjęcie przestrzenne, faktycznie ma ono wyraźne wypaczenie – jakbyś próbował skręcać i zginać winylową płytę LP.
Chociaż naukowcy od dawna wiedzą z danych obserwacyjnych, że Droga Mleczna jest zniekształcona, a jej krawędzie rozszerzają się niczym spódnica, nikt nie był w stanie wyjaśnić dlaczego.
Odkrycia astronomów z Harvardu
A teraz astronomowie z Harvardu w Centrum Astrofizyki | Harvardu i Smithsonian (CFA) przeprowadził pierwsze obliczenia, które w pełni wyjaśniają to zjawisko, dostarczając przekonujących dowodów wskazujących, że Droga Mleczna jest otoczona nieregularnym halo ciemnej materii. Ta praca pogłębia także obecne myślenie o ewolucji galaktyki i może dostarczyć wskazówek do niektórych tajemnic ciemnej materii.
Dysk galaktyczny Drogi Mlecznej jest skręcony i świecący, podobnie jak pokazana tutaj Galaktyka ESO. Kosmiczny Teleskop Hubble’a sfotografował tę niezwykłą galaktykę, odsłaniając niezwykłe szczegóły jej zakurzonego, wypaczonego dysku i pokazując, jak zderzające się galaktyki rodzą nowe gwiazdy. Ramiona pyłowe i spiralne zwykłych galaktyk spiralnych, takich jak nasza Droga Mleczna, oglądane z krawędzi wydają się płaskie. Źródło obrazu: NASA/Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych
Nowe obliczenia prowadził Jiwon Jesse Han, student stowarzyszonej z CfA Griffin Graduate School of Arts and Sciences. Opublikowano w czasopiśmie Astronomia przyrodniczaW pracy biorą udział współautorzy Charlie Conroy i Lars Hernquist, obaj pracownicy CfA i Wydziału Astronomii.
Korona gwiazdowa i ciemna materia
Nasza galaktyka leży w rozproszonym obłoku zwanym koroną gwiazdową, który rozciąga się dalej w głąb wszechświata. W przełomowej pracy opublikowanej w zeszłym roku zespół z Harvardu doszedł do wniosku, że korona gwiazdowa jest nachylona i eliptyczna, jak sterowiec czy piłka nożna.
W związku z tym zespół przyjął ten sam kształt dla halo ciemnej materii, większej całości obejmującej wszystko w Drodze Mlecznej i wokół niej. Ciemna materia stanowi 80% masy galaktyki, ale jest niewidoczna, ponieważ nie oddziałuje ze światłem, dlatego należy wydedukować kształt tego halo. Wykorzystując modele do obliczania orbit gwiazd wewnątrz prostokątnego, nachylonego halo ciemnej materii, zespół znalazł niemal idealne dopasowanie do bieżących obserwacji wypaczonej, świecącej galaktyki.
Pomniki i wizje
„Nachylona ciemna korona jest właściwie dość powszechna w symulacjach, ale nikt nie badał jej wpływu na Drogę Mleczną” – powiedział Conroy. „Okazuje się, że nachylenie to świetny sposób na wyjaśnienie rozmiaru i kierunku oscylującego dysku naszej galaktyki”.
Naukowcy od dawna wierzyli, że Droga Mleczna powstała w wyniku zderzenia galaktyk; Prace astronomów potwierdzają tę hipotezę.
„Gdyby galaktyka ewoluowała samodzielnie, miałaby to piękne sferyczne halo i ten piękny płaski dysk” – powiedział Hahn. „Tak więc fakt, że halo jest nachylone i ma kształt przypominający piłkę nożną, sugeruje, że w naszej galaktyce doszło do połączenia, podczas którego zderzyły się dwie galaktyki”.
„Okazuje się, że nachylenie to świetny sposób na wyjaśnienie rozmiaru i kierunku oscylującego dysku naszej galaktyki”.
— Charlie Conroy z Wydziału Astronomii
Ich obliczenia dotyczące możliwego kształtu halo ciemnej materii mogą również dostarczyć wskazówek na temat właściwości i natury samych cząstek ciemnej materii, które pozostają nierozwiązanymi tajemnicami w fizyce. „Fakt, że według naszych danych galaktyka nie jest sferyczna, sugeruje, że istnieje pewna granica, w której ciemna materia może oddziaływać ze sobą” – wyjaśnił Hahn.
Zaufanie do tych wyników może zaowocować lepszymi sposobami inteligentnego badania nieobserwowalnej ciemnej materii, która stanowi większość Wszechświata. Obejmuje to nowe sposoby uchwycenia sygnatur kinematycznych ciemnych subhalo, czyli małych aureoli ciemnej materii wędrujących po galaktyce.
Odniesienie: „Pochodzenie ukośnego ciemnego halo i rozbłysku dysku galaktycznego”, Jeon Jesse Han, Charlie Conroy i Lars Hernequist, 14 września 2023 r., Astronomia przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41550-023-02076-9