Учёные разгадали тайну галактик-спутников Млечного Пути

Международная команда астрономов сообщила, что решила давнюю проблему, которая бросала вызов научному пониманию развития Вселенной.

Долгие годы оставалось загадкой распределение в пространстве так называемых слабых галактик-спутников, вращающихся вокруг Млечного Пути. Галактики расположены причудливым образом: они словно лежат на огромной вращающейся «плоскости спутников». Необъяснимая картина озадачивала астрономов более 50 лет. И даже давала многим повод сомневаться в известной космологической модели, объясняющей, как сформировалась Вселенная.

Новое совместное исследование университетов Дарема, Великобритания, и Хельсинки, Финляндия, показало, что плоскость спутников — это космологическая причуда, которая со временем исчезнет так же, как меняются созвездия. Исследование устраняет проблему, орбитальной плоскости спутников для стандартной модели космологии.

Новую модель тёмной материи, окутывающей Млечный Путь и соседнюю галактику Андромеды, в высоком разрешении создал Тилл Савала из Университета Хельсинки совместно с проектом «Сибелиус». Ранее определить орбитальные плоскости окружающих Млечный Путь спутников не удавалось. Новое исследование показало, что причина тому — недостаточная детализация при моделировании.

Модель объясняет формирование Вселенной и то, как видимые сейчас галактики постепенно формировались внутри сгустков холодной тёмной материи, того таинственного вещества, которое составляет около 27% Вселенной.



На схематичной иллюстрации — эволюция галактик-спутников Млечного Пути. Расположение и орбиты 11 галактик-спутников в проекции «лицом к лицу» (вверху) и «ребром» (внизу) распростёрлись на 1 млрд лет в прошлое и будущее. Изображения справа — это увеличение картинок слева. Чёрная точка отмечает центр Млечного Пути, а стрелки — наблюдаемые положения и направления движения спутников. Хотя сейчас они выстроены в плоскость, обозначенную серой горизонтальной линией, эта плоскость относительно быстро рассеивается по мере того, как спутники движутся по своим орбитам.

Спутники Млечного Пути расположены в неправдоподобно тонкой плоскости, пронизывающей галактику, и, как ни странно, вращаются в устойчивом и долговрменном диске. Не существует известного физического механизма, который мог бы сделать подобные спутники плоскостью. Вот почему ранее считалось, что галактики-спутники должны располагаться в округлой конфигурации, сопровождающей тёмную материю.

С тех пор, как в 1970-х годах обнаружили плоскость спутников, астрономы безуспешно пытались воссоздать похожие структуры в реалистичных суперкомпьютерных симуляциях, которые отслеживают эволюцию Вселенной от Большого взрыва до наших дней. Тот факт, что расположение спутников не поддавалось объяснению, заставлял исследователей думать, что теория образования галактик из холодной тёмной материи может быть неверна.

И вот в очередном исследовании астрономы использовали новые данные космической обсерватории GAIA Европейского космического агентства. GAIA составляет шестимерную карту Млечного Пути, показывая точные координаты и показатели движения примерно 1 млрд звёзд в нашей галактике, то есть около 1% от их общего числа, и сопутствующих систем. Эти данные позволили учёным спроецировать орбиты галактик-спутников в прошлое и будущее и увидеть, как плоскость формируется и «растворяется» через несколько сотен миллионов лет, а это всего лишь мгновение ока в космическом времени.


— Карлос Френк, соавтор исследования, профессор профессор фундаментальной физики Огдена в Институте вычислительной космологии Даремского университета, Великобритания.

Исследователи пытались рассчитать новые космологические модели для доказательства плоскостного расположения спутников. Они поняли, что предыдущие исследования, основанные на моделировании, опирались на заблуждение, потому что не учитывали расстояния спутников от центра их галактики. Вот почему прежние умозрительные спутниковые системы казались намного круглее, чем реальные.

Принимая это во внимание, астрономы построили несколько виртуальных Млечных путей с плоскостью галактик-спутников, очень похожих на видимую в телескопы. Исследователи говорят, что это устраняет одно из главных возражений против обоснованности стандартной модели космологии. Их вывод означает, что концепция тёмной материи остаётся краеугольным камнем для понимания Вселенной.