Галактики-спутники Млечного Пути могут доказать существование темной материи

Ученые уверены, что ключ к разгадке тайны темной материи может быть найден прямо за пределами Галактики.

Астрофизики из Боннского университета Германии и Калифорнийского университета в Ирвине разработали новый тест, который позволит исследовать галактики-спутники, вращающиеся вокруг Млечного Пути и Андромеды, на предмет существования темной материи.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters: в нем ученые поясняют, как им удалось определить движение звезд в карликовых галактиках, движущихся по орбите вокруг центра Млечного Пути, если загадочная и до сих пор ускользающая от астрономов материя действительно существует.

Далее они изучат непосредственное движение этих галактик, используя данные, добытые в прошлых миссиях, направленных на получение информации о звездах Млечного Пути и его галактиках-спутниках.

Сегодня большинство экспертов считают, что темная материя составляет примерно 80% всей материальной массы Вселенной. Несмотря на то что ее невозможно увидеть даже в самые мощные телескопы, она является недостающей деталью для многих научных головоломок, включая реликтовое излучение.

А если темной материи не существует? Что тогда станет самым подходящим объяснением многих загадок космоса?

Некоторые ученые предложили гипотезу, что законы ньютоновской гравитации работают только до определенного предела. Модифицированная ньютоновская динамика (Modified Newtonian Dynamics, или MOND) предполагает, что на минутных ускорениях, подобных тем, что происходят в галактиках, сила гравитации усиливается, в итоге не давая галактикам разорваться.

Для большего понимания движения галактик-спутников астрономы создали компьютерную симуляцию распределения материи. Они нацелились на радиальное ускорение, описывающее тесную связь между наблюдаемым ускорением и гравитационным ускорением видимой материи.

Это означает, что, если бы эксперты наблюдали за распределением видимой материи в Галактике, они смогли бы определить кривую ее вращения. Наблюдая за радиальным ускорением галактик, астрономы могут понять, как они структурированы и как в них распределена материя.

Симуляция позволила исследователям определить радиальное ускорение карликовых галактик при наличии темной материи.

"Выяснилось, что они ведут себя как уменьшенные версии более крупных галактик", — говорит Кристиано Порчиани, астрофизик из Института астрономии им. Аргеландера Боннского университета.

Однако, если бы темной материи не существовало, а MOND была бы самой достоверной теорией, радиальное ускорение карликовых галактик в основном определялось бы расстоянием от более крупных.

Симуляция может помочь астрономам раз и навсегда определить, существует ли темная материя. Исследователи также считают, что изучение массивов данных, полученных в ходе миссии Gaia Европейского космического агентства, даст им немало подсказок. Телескоп Gaia, запущенный в 2013 году, сумел собрать наибольшее на данный момент количество информации о миллионах звезд Млечного Пути и его галактик-спутников.

"Рано или поздно мы должны определить, ведут себя карликовые галактики как объекты во Вселенной с темной материей или нет", — считает докторант Боннского университета Энрико Гаральди.