Учёные заподозрили недостачу тёмной материи в центре Млечного Пути

Новое исследование астрофизиков Массачусетского технологического института (MIT) ставит под сомнение фундаментальные представления о распределении невидимой материи в Млечном Пути. Анализ движения 33 тысяч звезд показал, что кривая вращения нашей галактики не является «плоской», как у большинства известных спиральных галактик, а демонстрирует неожиданное замедление на периферии. Этот феномен может указывать на то, что внутренние области галактики содержат гораздо меньше загадочного «цемента», чем предполагалось, или что гравитационное равновесие Млечного Пути нарушено.

Аномалия в кривой вращения: что показали данные «Гайи» и APOGEE

Ученые обработали массивы информации, полученные европейским телескопом «Гайя» (Gaia) и наземной обсерваторией Apache Point Observatory в рамках проекта APOGEE. В отличие от стандартной методики, где астрономы изучают движение удаленных галактик целиком, исследователям MIT пришлось решать обратную задачу: реконструировать динамику звезд внутри собственного «дома».

Нестандартное падение радиальной скорости

Классическая модель предсказывает, что под воздействием мощного гравитационного поля темной материи звезды на окраинах спиральных галактик вращаются с той же скоростью, что и вблизи центра. Однако данные по Млечному Пути выявили иную картину: чем дальше звезда находится от ядра, тем заметнее снижается ее радиальная скорость. Это открытие противоречит как общепринятой теории, так и более ранним наблюдениям за нашей галактикой.

«Что нас действительно удивило, так это то, что эта кривая оставалась плоской до определенного расстояния, а затем она начала снижаться. Это означает, что внешние звезды вращаются немного медленнее, чем ожидалось, что является очень удивительным результатом», — прокомментировали авторы работы.

Последствия для космологии: пересмотр равновесия или поиск скрытых масс

Обнаруженная аномалия не является простым статистическим отклонением. Если падение скорости подтвердится, это заставит пересмотреть как модели распределения темной материи, так и представления о гравитационном балансе Млечного Пути.

Ученые предлагают два основных сценария. Первый: сразу за краем галактического диска могут скрываться значительные неучтенные массы, которые не фиксируются современными приборами, но влияют на динамику звезд. Второй, более радикальный вариант: галактика может находиться в состоянии динамического неравновесия, что ставит под вопрос саму методику расчета ее массы.

«Этот результат противоречит другим измерениям. Реальное понимание этого результата будет иметь глубокие последствия. Это может привести к обнаружению большего количества скрытых масс сразу за краем галактического диска или к пересмотру состояния равновесия нашей галактики», — отметили исследователи.

Идея о существовании невидимой материи, скрепляющей галактики, возникла около 50 лет назад. Именно ее обилие, как считалось, объясняет, почему звезды на окраинах галактик не замедляются, а движутся с той же скоростью, что и во внутренних областях. Новые данные по Млечному Пути впервые демонстрируют систематическое отклонение от этого правила для галактики, в которой мы живем.

Если падение скорости на окраинах Млечного Пути подтвердится, это станет серьезным вызовом для стандартной космологической модели. Астрофизикам придется либо искать новые, неизвестные формы материи, либо признать, что наши методы оценки массы собственной галактики несовершенны. В любом случае, результат MIT открывает новую главу в изучении гравитационных аномалий и структуры Вселенной.