Астрономи роками полюють на темну матерію за її гравітаційними слідами. Але нове дослідження показало: частина цих «слідів» може бути звичайним ефектом самої галактики.
Темна матерія, яка становить більшу частину маси Всесвіту, залишається однією з найбільших загадок сучасної науки. Оскільки побачити її безпосередньо неможливо, дослідники шукають непрямі докази — зокрема, у довгих потоках зірок, відомих як зоряні потоки.
Такі структури виникають, коли гравітація великої галактики розтягує зоряне скупчення або невелику галактику-супутник у довгу смугу. Вважалося, що темні субгало — невидимі скупчення темної матерії — можуть залишати в них характерні розриви, вигини чи «вузли». Але тут на вчених чекала несподіванка.
Галактика сама може «підробляти» сліди темної матерії
Дослідники з Вашингтонського університету створили чотири комп’ютерні моделі галактик, схожих на Чумацький Шлях. Важлива деталь: у них не було невеликих скупчень темної матерії, які зазвичай підозрюють у деформації зоряних потоків.
Потім учені додали до моделей близько 15 тисяч зоряних потоків і дали віртуальним галактикам «прожити» приблизно п’ять мільярдів років.
Результат виявився вражаючим: майже всі потоки стали нерівними та деформованими, хоча жодних темних субгало в моделі не було. Вони отримували вигини, хвилі, розриви, відгалуження та скупчення. Деякі потоки взагалі руйнувалися.
Причиною виявилася сама структура галактики. Зорі розподілені в диску нерівномірно, тому різні його ділянки створюють неоднакове гравітаційне поле. Коли зоряний потік проходить через щільніші області, його траєкторія змінюється.
Це може перевернути пошуки темної матерії
Саме тут відкриття стає особливо важливим. Якщо звичайна структура галактики здатна створювати ті самі деформації, які раніше вважали потенційними «відбитками» темної матерії, астрономам доведеться набагато уважніше перевіряти такі сигнали.
Водночас це не погана новина для пошуків темної матерії. Навпаки — тепер учені можуть краще відокремлювати ефекти самої галактики від того, що потенційно створюють невидимі скупчення.
Іншими словами, дослідники не втратили спосіб полювання на темну матерію — вони зробили його точнішим.
Наступний крок полягає в тому, щоб навчитися моделювати «звичайні» деформації зоряних потоків і знаходити те, що не можна пояснити гравітацією самої галактики. Саме серед таких залишкових сигналів можуть ховатися справжні сліди темної матерії.