Недавние результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, углубляют наше понимание темной материи, которая, как считается, составляет 85% всей материи во Вселенной. Звездные потоки, группы звезд, движущиеся по общему пути, значительно подвержены влиянию темной материи, что делает их важными инструментами для изучения этого загадочного вещества. Такие особенности, как промежутки и выступы внутри этих потоков, предоставляют важные подсказки о распределении и поведении темной материи в галактиках.
Галактический гало Млечного Пути, сферическая область, простирающаяся за видимый край галактики, содержит как темную материю, так и известные звездные потоки. Ученые определили, что особенности выступа и промежутка в звездном потоке GD-1 не могут быть легко объяснены гравитационными силами от глобулярных скоплений или спутниковых галактик. Однако эти особенности согласуются с присутствием ранее неидентифицированного возмущающего объекта — плотного субхало.
Профессор Ю, физик и астроном, объяснил: "Субхало CDM обычно не обладают необходимой плотностью, чтобы создать характерные особенности, наблюдаемые в потоке GD-1. Однако наше исследование показывает, что коллапсирующее субхало SIDM могло бы достичь необходимой плотности. Такое компактное субхало было бы достаточно плотным, чтобы оказать гравитационное влияние, необходимое для объяснения наблюдаемых возмущений в потоке GD-1."
В отличие от традиционной холодной темной материи (CDM), которая предполагает, что частицы темной материи не взаимодействуют, теории SIDM предполагают, что эти частицы могут взаимодействовать друг с другом через новую темную силу. Чтобы протестировать свою гипотезу, команда Ю использовала продвинутые N-объектные симуляции для воспроизведения поведения коллапсирующего субхало SIDM.
Ю добавил: "Результаты нашей команды предлагают новое объяснение наблюдаемым особенностям выступа и промежутка в GD-1, которые долгое время считались признаком близкой встречи с плотным объектом. В нашем сценарии возмущение — это субхало SIDM, которое нарушает пространственные и скоростные распределения звезд в потоке и создает характерные особенности, которые мы видим в звездном потоке GD-1."
Это исследование не только проливает свет на свойства темной материи, но и подчеркивает потенциал звездных потоков как метода для исследования галактической динамики. "Эта работа открывает многообещающую новую возможность для исследования самоинтерактивных свойств темной материи через звездные потоки", — добавил Ю. "Это захватывающий шаг вперед в нашем понимании темной материи и динамики Млечного Пути."
Исследование было поддержано Министерством энергетики США и Фондом Джона Темплтона. Соавторами стали Синью Чжан и Даньен Ян из UC Riverside, а также Итан О. Надлер из UC Сан-Диего.