Фото предоставлено: ESA/Gaia/DPAC.
Кратер 2, расположенный примерно в 380 000 световых годах от Земли, является одной из крупнейших галактик-спутников Млечного Пути. Кратер 2 чрезвычайно холоден и имеет медленные звезды, поэтому его поверхностная яркость низкая. Как образовалась эта галактика, до сих пор неясно.
«С момента его открытия в 2016 году было предпринято множество попыток воспроизвести необычные свойства Кратера 2, но это оказалось очень сложно», — сказал Хай-Бо Ю, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде, чей Теперь команда предлагает объяснение образования Кратера 2 в статье под названием «Самовзаимодействующая интерпретация темной материи в Кратере II», опубликованной в Astrophysical Journal Letters.
Галактика-спутник — это меньшая галактика, вращающаяся вокруг более крупной родительской галактики. Темная материя составляет 85% материи во Вселенной и под действием гравитации может образовывать сферическую структуру, называемую гало темной материи. Невидимое гало проникает в такую галактику, как Кратер 2, и окружает ее. Тот факт, что Кратер 2 чрезвычайно холоден, указывает на то, что его гало имеет низкую плотность.
Ю объяснил, что Кратер 2 образовался в приливном поле Млечного Пути и испытал приливное взаимодействие с родительской галактикой, подобно тому, как океаны Земли испытывают приливные силы из-за гравитации Луны. Теоретически приливные взаимодействия могут уменьшить плотность гало темной материи.
Однако недавние измерения орбиты Кратера 2 вокруг Млечного Пути показывают, что сила приливных взаимодействий слишком мала, чтобы уменьшить плотность темной материи в галактике-спутнике до уровня, согласующегося с измерениями — если предположить, что темная материя состоит из холодных столкновений. свободные частицы, как и ожидалось преобладающей теорией холодной темной материи (CDM).
«Еще одна загадка заключается в том, как кратер 2 мог вырасти настолько большим, поскольку приливные взаимодействия уменьшали бы размер по мере того, как галактика-спутник развивается в приливном поле Млечного Пути», — сказал Ю.
Ю и его команда полагаются на другую теорию, объясняющую свойства и происхождение Кратера 2. Это называется самодействующей темной материей или SIDM и может убедительно объяснить различные распределения темной материи. Предполагается, что частицы темной материи взаимодействуют посредством темной силы и яростно сталкиваются друг с другом вблизи центра галактики.
«Наша работа показывает, что SIDM может объяснить необычные свойства Кратера 2», — сказал Ю. «Ключевой механизм заключается в том, что самовоздействия темной материи термизуют гало Кратера 2, создавая ядро с низкой плотностью, то есть плотность темной материи сглаживается на малых радиусах. Напротив, в гало CDM Плотность резко возрастает по направлению к центр галактики.
По словам Ю, в SIDM относительно низкая сила приливных взаимодействий, соответствующая ожиданиям, основанным на измерениях орбиты Кратера 2, достаточна для уменьшения плотности темной материи в Кратере 2, что согласуется с наблюдениями.
«Важно, что размер галактики также увеличивается в гало SIDM, что объясняет огромный размер кратера 2», — сказал Ю. «Частицы темной материи просто более слабо связаны в гало с ядром SIDM, чем в «заостренном» гало CDM. Наша работа показывает, что SIDM может объяснить образование Кратера 2 лучше, чем CDM».
Помимо Ю, в исследовании также приняли участие Даненг Ян из UCR, а также Синъюй Чжан и Хайпэн Ань из Университета Цинхуа в Китае.
Информация от: Калифорнийским университетом в Риверсайде.
