Галактики могут «имитировать» следы темной материи в звездных потоках
Моделирование 15 тысяч звездных потоков показало, что большая их часть приобретает характерные разрывы, изгибы, ответвления и другие сложные структуры даже без взаимодействия с субгало темной материи — их может создавать сама меняющаяся неоднородная галактика. Поэтому измененную форму звездного потока нельзя считать надежным признаком присутствия этой загадочной субстанции.
Звездные потоки — вытянутые цепочки звезд, которые возникают после разрушения шаровых скоплений или карликовых галактик, а теперь продолжают обращаться вокруг центра галактики, постепенно вытягиваясь вдоль орбиты под действием приливных сил. Для астрономов эти потоки особенно интересны, потому что на их форму может влиять гравитация.
Поток движется в гравитационном поле галактики и поэтому буквально «чувствует» распределение массы вокруг себя. Если рядом проходит массивное тело, его притяжение может немного изменить движение звезд и нарушить ровную структуру потока. Ученые давно рассматривают эти системы как естественные «индикаторы» темной материи — гипотетической невидимой субстанции, на долю которой приходится примерно 27 процентов плотности массы-энергии Вселенной.
Она не излучает и не отражает свет, а также не взаимодействует с другими частицами напрямую. Но ее можно обнаружить по косвенным признакам — например, гравитационному влиянию на видимую материю.
По современным космологическим представлениям, каждую крупную галактику окружает гало темной материи. Внутри него могут находиться отдельные небольшие сгустки скрытой массы, которые называют субгало.
Когда субгало проходит рядом со звездным потоком, его гравитация изменяет траектории звезд и может создавать разрывы, изгибы и выступы. Наблюдая такие особенности, астрономы надеялись косвенно изучить распределение темной материи.
Международная команда астрономов под руководством Арпита Арора (Arpit Arora) из Вашингтонского университета в США задалась вопросом: откуда известно, что такие «следы» не может создавать само гравитационное поле галактики? Ведь в ней присутствуют компоненты, способные влиять на гравитацию и потому гипотетически поток может приобрести ряд ранее наблюдаемых особенностей. Проще говоря, структура, которую принимают за след невидимого субгало, может оказаться обычным следствием движения потока в сложном гравитационном поле.
Чтобы разобраться в вопросе, Арора и его коллеги провели компьютерное моделирование. Они смоделировали 15 тысяч звездных потоков в четырех виртуальных галактиках с массами, сопоставимыми с массой Млечного Пути. Среди них были относительно спокойные галактики и системы, пережившие слияния с объектами массой Большого Магелланова Облака или карликовой галактики Стрелец.
Каждый поток представляли 10 тысячами тестовых частиц и отслеживали его эволюцию на протяжении пяти миллиардов виртуальных лет.
Из модели исключили влияние небольших возмущающих объектов, которые могли бы специально «толкать» или искажать звездный поток, — сгустков темной материи и молекулярных облаков. Однако сохранили меняющееся со временем гравитационное поле галактики-хозяйки, включая диск, гало, спиральные рукава и другие структуры. Ученые пытались выяснить, каким будет звездный поток в реалистичной галактике, если не учитывать субгало темной материи.
Из 15 тысяч потоков изгибов и других характерных следов не обнаружили только у 70, примерно 74 процента получили хотя бы одну заметную особенность. Некоторые потоки оказались разрушены почти полностью.
Источник этих изменений нашли в самой структуре галактики-хозяйки. Ее гравитационное поле со временем меняется: на него влияют в том числе галактический диск, соседние галактики, неравномерное распределение звезд. Когда поток проходит через неоднородную область гравитационного поля, его траектории немного искажаются. Из-за этого одни участки растягиваются, другие изгибаются или расходятся.
Особенно сильные искажения в модели возникали у потоков, чьи орбиты проходили ближе, чем примерно в 15 килопарсеках от центра галактики. Там на них сильнее воздействовало сложное и меняющееся гравитационное поле. Поэтому они чаще приобретали изгибы, разрывы и другие «следы».
Полученные результаты важны для самого метода поиска темной материи. Если характерный изгиб может появиться из-за самой галактики, одного обнаружения такой структуры недостаточно, чтобы связать ее со сгустком невидимой субстанции.
Авторы научной работы не считают, что звездные потоки больше не подходят для поиска темной материи. По их мнению, прежде чем использовать их особенности для таких поисков, необходимо научиться различать изменения, вызванные гравитационным полем самой галактики, и признаки, которые могут быть связаны с субгало темной материи.
Выводы исследователей представлены в The Astrophysical Journal.
Telegram 
Дзен 
VK Лесные пожары не только загрязняют воздух, но и неожиданно помогают природе. Американские ученые выяснили, что дожди, проходящие через дымовые тучи, превращаются в настоящие питательные растворы. Очищая задымленный воздух, такие ливни смывают на землю и в водоемы главные элементы для роста растений.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Волны экстремальной жары перестали быть локальной проблемой отдельных стран и превратились в глобальное явление, охватывающее планету во все сезоны года. Международная группа ученых провела масштабное климатическое исследование и выяснила, что жара, затрагивающая сразу несколько континентов, не имеет аналогов как минимум за последние 1200 лет.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии