Астрономы смоделировали характеристики самой тусклой галактики — спутника Млечного Пути, упомянутой в 2023 году, и подтвердили, что ей необходимо находиться в скоплении темной материи, масса которого в миллиард раз превышает массу галактики. Иначе воздействие приливных сил Галактики привело бы к тому, что она не выдержала бы даже одного оборота по орбите.
Млечный Путь окружён многими малыми скоплениями звёзд. Шаровые скопления — обычно яркие и плотные системы звёзд. Карликовые галактики — значительно более разреженные скопления с большим разнообразием характеристик. Для их отличия астрономы используют физику.
Движение звёзд в шаровых скоплениях можно объяснить законами Ньютона и явлениями, затрагивающими обычную материю. Звезды удерживаются вместе силами собственного притяжения. Для существования карликовых галактик в рамках стандартной космологической модели требуется что-то большее — темная материя.
Вычисление массы тусклой карликовой галактики по движению ее объектов даёт значение, превосходящее результат расчётов по светимости, то есть сумме масс её звёзд. Недостающая масса — вероятно, темная материя. Учёные очень заинтересованы в исследовании таких спутников Млечного Пути, поскольку это маленькие «лаборатории» для изучения свойств темной материи. В 2023 году астрономы… открыли самый тусклый спутник Галактики.
Система звезд UMa3/U1 включает около 60 звёзд с суммарной массой от 11 до 22 солнечных масс. Все звезды старые, старше 11 миллиардов лет, и бедные металлами. Диаметр скопления примерно равен 10 световым годам (3 ± 1 парсек).
Обладая такими параметрами, UMa3/U1 по размеру сравнима с шаровыми скоплениями, но в 10 раз слабее самого малояркого из них. Кроме того, она в 10 раз тусклее и в пять раз меньше Драко II — самой малояркой подтвержденной карликовой галактики, являющейся спутником Млечного Пути.
Чтобы доказать, что UMa3/U1 является карликовой галактикой, авторы свежего исследования… прибеглиПредположив, что это шаровое скопление, удерживающееся собственной гравитацией, «запустили» его вокруг Млечного Пути. Оказалось, настолько разреженное скопление выдержало бы максимум один полный оборот. UMa3/U1 слишком близко к Галактике летает.
Авторы работы, опубликованной в журнале The Astrophysical JournalВычислили, что для поддержания формы UMa3/U1 необходимо гало из сверхплотной темной материи массой порядка миллиарда солнечных масс по модели холодной темной материи ΛCDM. Однако стоит помнить, что это сравнение результатов модели и реальных параметров UMa3/U1 основано на недостаточно точных данных наблюдений (дисперсию скоростей звезд).
Ученые изучили и другие модели. При условиях UMa3/U1 масса ультралегких частиц нечеткой темной материи должна быть в десять раз больше теоретических предсказаний. Если наблюдения за UMa3/U1 подтвердятся, модель FDM потребует пересмотра.
Плотность темной материи в центре UMa3/U1 плохо согласуется с моделью самодействующей темной материи (SIDM). В этой гипотезе частицы темной материи должны взаимодействовать друг с другом, и теоретически из-за столкновений не могут давать такую высокую плотность, как в центре UMa3/U1.
Несмотря на то, что авторы исследования не затрагивали данный аспект, стоит упомянуть, что… теория Николая ГорькавогоЛегко согласуется с наблюдениями в галох крупных галактик объектов с очень большим содержанием темной материи. По ней темная материя образована из реликтовых (достигнутых до нас) прошлого циклаВ ходе развития Вселенной образовались черные дыры, масса которых сравнима с массой Солнца. Таких объектов находится только в галактических гало, но не равномерно, подобно темной материи в других моделях. компактных шаровых скопленийПохожие на звездные шаровые скопления, но практически лишенные обычной материи.
Будущие наблюдения могут подтвердить или опровергнуть нашу гипотезу о большом количестве материи в этой системе. Мы рады предположению, что этот объект лишь верхушка айсберга и первый образец нового класса чрезвычайно тусклых звездных систем, которые раньше оставались незамеченными. объяснилОдин из создателей первого описания UMa3/U1 — Уилл Церны.
Объекты типа UMa3/U1 важны не только для исследования темной материи. Их слабая яркость и бедность металлами позволяют в «химически чистых» условиях, анализируя состав звезд, точно измерить количество химических элементов, образовавшихся после Большого взрыва благодаря сверхновым первого поколения звезд.