Историята на Млечния път е написана в потоци от звезди

Ваня Милева Последна промяна на 22 април 2024 в 00:00 3961 0

Концепцията на художник показва безброй звездни потоци в и около Млечния път. Тези разтегнати останки от галактики джуджета и звездни купове демонстрират гравитационни взаимодействия между звезди, клъстери тъмна материя и нашата галактика. Обсерваторията

Кредит NOIRLab

Концепцията на художник показва безброй звездни потоци в и около Млечния път. Тези разтегнати останки от галактики джуджета и звездни купове демонстрират гравитационни взаимодействия между звезди, клъстери тъмна материя и нашата галактика. Обсерваторията Рубин ще разкрие много повече звездни потоци, отколкото сме виждали досега, позволявайки на учените да изучават историята на нашата галактика и свойствата на тъмната материя по-подробно от всякога.

Млечният път е древен и масивен, колекция от стотици милиарди звезди, някои датиращи от ранните дни на Вселената. По време на дългия си живот нашата галактика е нараснала до тези епични размери чрез сливане с други, по-малки галактики. Тези сливания подчертават историята на галактиката и тя е написана в потоците от звезди, оставени като доказателство след сливанията.

Те все още се случват и днес.

В момента Млечният път асиммилира по-малки галактики, които са се приближили твърде много. Големият и Малкият Магеланов облак усещат ефектите, тъй като мощната гравитация на Млечния път ги изкривява и изсмуква потоци от газ и звезди от тях към нашата галактика. Подобно нещо се случва със сфероидалната галактика джудже Стрелец и кълбовидните купове като Омега Кентавър.

Има дълъг списък от тези звездни потоци в Млечния път, въпреки че оригиналните галактики, които са ги породили, отдавна са изчезнали, погълнати от Млечния път. Но потоците все още разказват историята за древни сливания и поглъщания. Те притежават кинематични и химически улики за галактиките и клъстерите, в които са се появили.

Това изображение показва скорошни звездни потоци в Млечния път, проучени от Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S? сътрудничество) с помощта на Англо-австралийския телескоп (2022). Кредит: Ting Li (Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey-S? collaboration) - CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons  

Получавайки по-добри инструменти за намиране и изучаване на тези потоци астрономите осъзнават, че потоците могат да им разкажат повече от историята на сливанията. Те са като нанизи от перли и техните форми и други свойства показват как гравитацията ги е оформила. Но те разкриват и нещо друго важно: как ги е оформила тъмната материя.

Тъй като тъмната материя остава загадъчна, нито една възможност да се научи нещо за нея не се изпуска. Докато астрономите изследват звездните потоци, те откриват признаци на смущения в тях, които не се обясняват с масата на Млечния път. Те подозират, че причината е тъмната материя.

Скоро астрономите ще разполагат с изключително мощен инструмент за изучаване на тези потоци и ролята на тъмната материя при смущаването им: обсерваторията Вера Рубин (VRO).

Астрономите имат различни методи за изследване на тъмната материя. Слабите гравитационни лещи са един от тях и те картографират тъмната материя в големия мащаб на галактическите купове. Но звездните потоци са в противоположния край на скалата. Като ги картографират и техните особености и смущения, астрономите могат да изучават тъмната материя в много по-малък мащаб.

Това изображение показва ядрото на сфероидалната галактика джудже Стрелец и нейните звездни потоци, погълнати от Млечния път. Кредит: David Law/UCLA

Обсерваторията Рубин ще завърши своето "Изследване на наследството на пространството и времето" (LSST - Legacy Survey of Space and Time) за период от десет години. Наред с астрономическите си цели във времевата област, LSST ще изучава и тъмната материя. Научната колаборация "Dark Energy Science Collaboration", част от LSST, ще използва силата на "Рубин", за да напредне в изследването на тъмната енергия и тъмната материя. "LSST ще отиде много по-далеч от всеки от своите предшественици в способността си да измерва растежа на структурите и ще осигури строг тест на теориите за модифицирана гравитация", обяснява уебсайтът им.

С приближаването е все повече и повече до планираната първа светлина на обсерваторията през януари 2025 г., нарастващото вълнение е осезаемо.

Астрономите разполагат с достатъчно доказателства, че ореол (или хало) от тъмна материя обгръща Млечния път. Другите галактики са същите. Тези ореоли от тъмна материя се простират отвъд видимия диск на галактиката и се считат за основни единици в широкомащабната структура на Вселената. Тези ореоли може също да съдържат под-ореоли, струпвания от тъмна материя, свързани от гравитацията.

Това изображение показва симулирано CDM (от студена тъмна материя) хало с размер на Млечния път. Шестте кръга показват субхалота (под-ореоли), уголемени в отделни квадрати. Субореолите също се виждат, а долният ред показва няколко поколения суб-субхало, съдържащи се в субхало. Кредит: Zavala and Frenk 2019

Тези струпвания според астрономите оставят своите белези върху звездните потоци. Бучките тъмна материя създават прегъвания и празнини в потоците. VRO има способността да види тези особености в малък мащаб и за период от десет години.

"Чрез наблюдение на звездни потоци ще можем да направим индиректни измервания на тъмната материя на Млечния път до маси, по-ниски от всякога, което ни дава наистина добри ограничения върху свойствата на частиците на тъмната материя", обяснява Нора Шип (Nora Shipp), постдокторант в университета Карнеги Мелън и съорганизатор на работната група за тъмна материя в Обсерваторията Рубин/LSST/Dark Energy Science Collaboration.

Моделът Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM - Ламбда - студена тъмна материя) е стандартният модел на космологията на Големия взрив. Според една от ключовите прогнози на ΛCDM трябва да съществуват много суб-галактически подструктури на тъмната материя. Астрономите искат да проверят тази прогноза, наблюдавайки ефекта на тези структури върху звездните потоци. VRO ще им помогне да направят това и също така ще им помогне да намерят повече от тях и да изградят по-голям набор от данни.

Звездните потоци са трудни за откриване. Кинематиката им ги издава, но понякога в потоците има само няколко десетки звезди. Това ги скрива сред безбройните звезди на Млечния път. Но VRO ще промени това.

VRO ще открие потоци на много по-далечни разстояния. В покрайнините на Млечния път потоците са взаимодействали с по-малко материя, което ги прави силни кандидати за изучаване на ефекта на тъмната материя в изолация.

"Звездните потоци са като нанизи от перли, чиито звезди проследяват пътя на орбитата на системата и имат споделена история", коментира Жаклин Дженсън (Jaclyn Jensen), кандидат за докторска степен в Университета на Виктория. Дженсън планира да използва данни от Rubin/LSST за своето изследване на предшествениците на звездните потоци и тяхната роля във формирането на Млечния път. "Използвайки свойствата на тези звезди, можем да определим информация за техния произход и какъв вид взаимодействия може да е преживял потокът. Ако намерим перлена огърлица с няколко разпръснати перли наблизо, можем да заключим, че нещо може да е дошло и да е скъсало връвта."

Мощната цифрова камера на VRO и нейната система от филтри правят това възможно. Неговият ултравиолетов филтър, по-специално, ще помогне да се направят повече потоци видими. Астрономите могат да различат звездните потоци от всички други звезди, като изследват синята ултравиолетова светлина в края на видимия спектър. Те ще имат хиляди и хиляди изображения, с които да работят.

Обсерваторията Рубин по здрач през май 2022 г. Сред многобройните начинания на обсерваторията е изследването на тъмната материя. Кредит: Rubin Obs/NSF/AURA

Всъщност VRO ще отприщи поток от астрономически данни, с които учени и институции се готвят да се справят. AI и машинното обучение ще играят основополагаща роля в управлението на всички тези данни, което трябва да допринесе за намирането на още повече звездни потоци.

"В момента това е трудоемък процес за намиране на потенциални потоци на око – големият обем от данни на Рубин представлява вълнуваща възможност да се мисли за нови, по-автоматизирани начини за идентифициране на потоци."

Астрономите все още откриват повече звездни потоци. По-рано този месец статия в The Astrophysical Journal представи откритието на още един. Изследователите го откриват в Gaia's Data Release 3. Вероятно е свързано със сливането на галактиката джудже Секвоя.

Изглежда сигурно, че астрономите ще продължат да откриват повече звездни потоци. Техният принос за проследяването на историята на Млечния път е значителен. Но ако учените могат да ги използват, за да разберат разпределението на тъмната материя в малък мащаб, ще получат повече, отколкото са очаквали.

Източник: The Milky Way’s History is Written in Streams of Stars, Universe Today

Още по темата

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !