Движение звезд в близлежащей галактике указывает на присутствие темной материи

Впервые определив перемещения индивидуальных звезд близлежащей карликовой галактики Скульптор, астрономы получили новые данные о распределении невидимой темной материи, пронизывающей нашу Галактику. В этом исследовании были объединены данные о положении звезд, полученные при помощи миссии Европейского космического агентства Gaia («Гея»), с аналогичными данными, собранными при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») двенадцатью годами ранее. Карликовая галактика Скульптор является одной из многочисленных галактик-спутников Млечного пути. Эти галактики-спутники гравитационно взаимодействуют с нашей Галактикой, и такое взаимодействие оказывает значительное влияние на их форму. В новом исследовании группа ученых, возглавляемая Дэвидом Массари (Davide Massari) из Астрономического института Каптейна, Нидерланды, определила движение звезд галактики Скульптор в трехмерном пространстве, для чего исследователям потребовалось объединить данные измерений соответственно собственного и радиального движения звезд. Собственное движение звезд представляет собой изменение координат звезд на небесной сфере, и для определения скорости этого движения команда Массари проанализировала изменения положения звезд, измеренные соответственно при помощи космического телескопа Hubble в 2002 г. и миссии Gaia в 2014-2015 гг. Скорости радиального движения звезд галактики Скульптор, то есть движения вдоль линии наблюдения, были найдены из литературы. Используя данные по собственному и радиальному движению звезд, ученые смогли восстановить их движение в трех измерениях.

Звезды в галактиках получают ускорение в результате гравитационного воздействия на них со стороны массивных материальных объектов. Однако большой объем данных о распределении скоростей звезд в галактиках, накопленный астрономами за последние десятилетия, показывает, что одной лишь нормальной материи в галактиках содержится недостаточно для объяснения наблюдаемого движения звезд. Это послужило основой для выдвижения предположения о том, что в галактиках присутствует помимо нормальной, видимой материи также особая субстанция, получившая название темной материи, которая не обнаруживается при наблюдениях, но оказывает на объекты галактики гравитационное воздействие.

Проведенный командой Массари анализ скоростей движения звезд галактики Скульптор показал, что темная материя в галактике распределена с увеличением плотности распределения к центру галактики. Это распределение хорошо согласуется с результатами крупномасштабного моделирования распределения темной материи во Вселенной, выполненного на основе стандартного космологического сценария, указывают авторы.