Получена экспериментальная оценка распределения тёмной материи в галактиках

<< К списку новостей  |  Показать новости:   2011, Январь 2011, Февраль 2011, Март 2011, Апрель 2011, Май 2011, Июнь 2011, Июль 2011, Август 2011, Сентябрь 2011, Октябрь 2011, Ноябрь 2011, Декабрь 2012, Январь 2012, Февраль 2012, Март 2012, Апрель 2012, Май 2012, Июнь 2012, Июль 2012, Август 2012, Сентябрь 2012, Октябрь 2012, Ноябрь 2012, Декабрь 2013, Январь 2013, Февраль 2013, Март 2013, Апрель 2013, Май 2013, Июнь 2013, Июль 2013, Август 2013, Сентябрь 2013, Октябрь 2013, Ноябрь 2013, Декабрь 2017, Ноябрь 2018, Май 2018, Июнь 2019, Апрель 2019, Май 2020, Апрель 2020, Август 2021, Март 2021, Май

Опубликовано: 31 Октября 2011

Астрофизики Мэтью Уокер (Matthew Walker) и Хорхе Пеньяррубиа (Jorge Peñarrubia) из Кембриджского университета предложили новый метод оценки распределения тёмной материи в галактиках и опробовали его на двух спутниках Млечного Пути.

Обычно при описании тёмного гало галактик используется распределение Наварро — Френка — Уайта (NFW) — зависимость плотности тёмной материи от радиуса, выведенная теоретическим путём в 1995 году. Как и многие ей подобные, зависимость NFW предсказывает, что внутренняя область гало должна иметь выраженный пик плотности. Такую особенность модели удобно использовать для тестирования последней, однако астрономам, вынужденным исследовать обычную барионную материю и лишь затем делать какие-то выводы о невидимой тёмной, долгое время не удавалось собрать экспериментальные данные нужного качества.

Решить эту задачу помогли наблюдения сателлитов Млечного Пути, карликовых сфероидальных галактик. Они имеют небольшие размеры (~102–3 пк), малые барионные массы и чрезвычайно высокие плотности тёмной материи. Кроме того, эти галактики, естественно, находятся рядом с нашей.

В своём исследовании г-да Уокер и Пеньяррубиа использовали опубликованные в 2008-м спектроскопические данные по двум карликовым сфероидальным галактикам в созвездиях Печи и Скульптора, полученные с помощью спектрографа MIKE на 6,5-метровом телескопе чилийской обсерватории Лас-Кампанас. Наблюдения галактик в Печи и Скульпторе, удалённых на 138 ± 8 и 79 ± 4 кпк от нас, продолжались пять лет, и за это время астрономы успели изучить около двух с половиной и полутора тысяч звёзд.

Разработанная авторами методика расчёта довольно проста и основывается на том, что некоторые карликовые сфероидальные галактики содержат две звёздные популяции, имеющие характерные свойства — химические (высокую или низкую металличность) и динамические. Для каждой из этих групп можно определить дисперсию скоростей (величину, показывающую, насколько сильно скорости светил отклоняются от средней скорости группы) и радиус круга, в пределах которого излучается половина общей светимости. В сферически симметричной карликовой галактике упомянутых величин достаточно для того, чтобы оценить массу, заключённую в «круге половины светимости». В случае двух звёздных популяций можно получить две таких оценки, а это уже позволяет вычислить наклон профиля массы тёмной материи, то есть описать её распределение.

Результаты проведённых астрофизиками расчётов свидетельствуют в пользу того, что тёмные гало карликовых сфероидальных галактик в Печи и Скульпторе имеют «ядра» размером в несколько сотен парсеков, в границах которых плотность тёмной материи остаётся практически постоянной. Хотя это наблюдение не согласуется с предсказанием модели NFW, отказываться от неё пока никто не собирается, поскольку объём противоречащей ей экспериментальной информации невелик.

Полная версия отчёта опубликована в издании Astrophysical Journal; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Источник:"Компьютерра–Онлайн"