Хотя точная природа темной материи продолжает ускользать от астрономов, мы получили некоторое представление о ее общих физических свойствах. Мы знаем, как она группируется вокруг галактик, как она составляет большую часть материи во Вселенной и даже как она может взаимодействовать сама с собой. Теперь новое исследование изучает, насколько быстро может двигаться темная материя.
Исследование сосредоточено на эффекте, известном как динамическое трение. Этот термин немного неверен, поскольку это не тот вид трения, который вы видите между двумя объектами, скользящими друг против друга. Лучше назвать этот эффект гравитационным сопротивлением. Впервые он был изучен Субраманьяном Чандрасекаром в 1943 году и вызван гравитационными взаимодействиями диффузного тела.
Представьте себе массивную звезду, движущуюся через скопление красных карликов. Хотя ни одна из звезд вряд ли столкнется, гравитационное взаимодействие между ними будет влиять на движение звезд. Массивная звезда будет замедляться при выходе из скопления из-за гравитационного притяжения звезд красных карликов. С другой стороны, звезды красных карликов немного ускорятся, поскольку их слегка притягивает к массивной звезде. Если отследить изменение скорости звезд в скоплении, можно определить, с какой скоростью двигалось скопление до столкновения.
Тот же эффект может произойти между материей и темной материей. Наличие темной материи влияет на движение звезд в галактике и благодаря динамическому трению искажает форму галактики. Составляя карту искажений галактики, команда может рассчитать движение темной материи вблизи галактики. Поэтому команда сосредоточилась на поиске искаженных галактик, которые не являются частью плотного галактического скопления. Поскольку галактики довольно изолированы, искажение должно происходить из-за темной материи.
Затем авторы сравнили форму этих искаженных галактик с моделями N тел, чтобы составить карту движения темной материи. Одна из их опасений заключалась в том, что неопределенность в данных будет слишком велика, чтобы можно было сделать какие-либо значимые ограничения на темную материю. Команда показала, что для доступных образцов разброс данных составляет всего около 10%. Это означает, что она достаточно точна, чтобы применяться к близлежащим галактикам. Например, подробные наблюдения Гайи за Большим Магеллановым Облаком должны позволить астрономам получить представление о скоростях темной материи там.
Этот подход дает астрономам еще один инструмент для изучения темной материи. Поскольку будущие наблюдения позволят нам определить свойства темной материи, мы, возможно, сможем определить, что такое темная материя на самом деле.
Ссылка: Киппер, Рейн и др. «Назад в настоящее: общий подход к приливному полю вследствие динамического трения». Астрономия и астрофизика 680 (2023): А91.
