Тонкий зоряний потік за межами Чумацького Шляху показав темну матерію

26 серпня 2026 р. 00:20

26 серпня 2026 р. 00:20

Майже примарна стрічка зірок навколо далекої галактики стала першим зоряним потоком від кулястого скупчення, який вдалося виявити за межами Чумацького Шляху. Аналізуючи його форму, астрономи змогли оцінити, скільки невидимої темної матерії оточує цю галактику та як вона розподілена. Про результати повідомляє ScienceDaily з посиланням на дослідження, опубліковане в журналі Nature.

Давнє скупчення, що розсипається в космосі

Протягом мільярдів років давнє кулясте скупчення зірок повільно руйнувалося, втрачаючи зорі, які тепер утворюють тонку, тьмяну стрічку в просторі. Саме ця витончена структура дала дослідникам новий інструмент для вивчення однієї з найбільших загадок Всесвіту — темної матерії.

Міжнародна команда астрономів, до якої входить астрофізикиня з Північно-Західного університету Тьїцке Старкенбург (Tjitske Starkenburg), ідентифікувала перший зоряний потік такого типу поза межами нашої галактики. Теоретики давно передбачали існування подібних потоків навколо інших галактик, але їх надзвичайна слабка яскравість робила виявлення вкрай складним.

Нововідкритий потік не лише підтверджує ці передбачення, а й дає дослідникам незвичний спосіб досліджувати темну матерію, яка досі залишається однією з головних нерозв’язаних проблем астрофізики.

Як зоряний потік розкриває гравітацію галактики

Кулясті скупчення — це щільні групи зірок, які утримуються разом гравітацією. Коли таке скупчення обертається навколо галактики, її гравітаційне поле поступово «здирає» зорі зі скупчення. Вони не розлітаються хаотично, а продовжують рухатися майже тією ж орбітою, утворюючи довгі тонкі потоки, що зберігають інформацію про гравітаційні сили, які на них діяли.

У Чумацькому Шляху вже відомі десятки таких потоків від кулястих скупчень. Однак до цього часу жодного подібного потоку не знаходили в інших галактиках — зазвичай вони губляться на тлі яскравого зоряного диска.

Прорив став можливим завдяки архівним спостереженням космічного телескопа «Габбл». Під час аналізу зображень надрозрідженої галактики UGC 9050-Dw1 один із співавторів роботи, Девід Гендел (David Hendel), помітив тьмяну вузьку дугу, схожу на зоряний потік. Ця галактика розташована приблизно за 115 мільйонів світлових років від Землі й містить відносно мало зірок, тож її темне тло допомогло виділити слабкий потік.

За словами Старкенбург, зорі в потоці рухаються майже однією орбітою, форму якої визначає гравітація галактики. Моделюючи це гравітаційне поле, дослідники оцінили загальну масу галактики. Оскільки внесок видимої матерії — зірок та іншого світного газу — відомий приблизно, решта маси має припадати на темну матерію.

Комп’ютерні моделі й темна матерія в UGC 9050-Dw1

Після виявлення потоку команда провела тисячі комп’ютерних симуляцій. Вони перевіряли різні варіанти властивостей кулястого скупчення та можливі розподіли темної матерії, щоб з’ясувати, які сценарії найкраще відтворюють спостережувану форму потоку.

Моделі, що найбільше збігалися з даними, дали нові оцінки загальної маси галактики UGC 9050-Dw1 і показали, як ця маса розподілена. Результати свідчать, що галактика містить велику частку темної матерії — саме цього астрономи й очікували для надрозрідженої галактики.

Співавторка дослідження Джулі Кіель Гольм (Julie Kiel Holm) зазначає, що ці оцінки узгоджуються з попередніми роботами, але тепер отримані за допомогою зовсім нового інструмента для такого типу галактик. Це демонструє, що метод аналізу зоряних потоків працює не лише в межах Чумацького Шляху.

Тонкі потоки як тест для структури темної матерії

Хоча нинішня робота зосереджена на одній галактиці, відкриття може відкрити шлях до пошуку подібних потоків навколо різних типів галактик. Велика вибірка таких структур дозволила б набагато детальніше дослідити поведінку темної матерії та її розподіл у Всесвіті.

Особливу цінність мають саме тонкі зоряні потоки. Невеликі скупчення темної матерії, проходячи крізь них, можуть створювати помітні розриви або згущення. Астрономи вже давно обговорюють, чи спостерігаються такі ефекти в потоках усередині Чумацького Шляху. Якщо вдасться переконливо пов’язати ці особливості з дією темної матерії, це стане новим способом перевіряти її розподіл і, зрештою, краще зрозуміти її природу.

Нові телескопи обіцяють лавину відкриттів

Майбутні космічні обсерваторії мають значно полегшити пошук таких тонких структур. Місія Європейського космічного агентства Euclid та космічний телескоп Nancy Grace Roman від NASA спроєктовані для огляду набагато більших ділянок неба, ніж «Габбл». Це суттєво підвищує шанси виявити зоряні потоки навколо інших галактик.

Старкенбург підкреслює, що вже сам факт відкриття тонкого зоряного потоку в іншій галактиці на основі наявних даних «Габбла» та його підтвердження за допомогою наземних телескопів робить перспективи майбутніх пошуків дуже обнадійливими. Нові телескопи, зокрема Roman, який охоплюватиме ділянку неба у сто разів більшу, ніж «Габбл», можуть відкрити цілу популяцію подібних потоків і перетворити їх на ключовий інструмент у вивченні темної матерії.

Наука