Космический телескоп Gaia предоставил беспрецедентные данные о скоростях движения звёзд в Млечном Пути, что привело к неожиданным открытиям. Оказалось, что наша галактика не только значительно легче, чем предполагалось, но и демонстрирует уникальную динамику вращения, не характерную для других спиральных галактик.
Впечатление художника от космического телескопа Gaia на фоне диска нашей галактики / © ESA
Загадка вращения галактик и тёмная материя
Полвека назад астрономы обнаружили парадокс: внешние области дисков далёких спиральных галактик вращаются с практически постоянной высокой скоростью, что противоречит законам Кеплера. В Солнечной системе, например, более удалённые планеты движутся медленнее из-за ослабления гравитации. Для объяснения этого феномена в других галактиках была предложена гипотеза тёмной материи — невидимой массы, создающей дополнительное гравитационное притяжение. Однако изучить аналогичные процессы внутри нашего собственного Млечного Пути долгое время было крайне сложно.
Революция Gaia: взгляд изнутри
Ситуация изменилась с запуском космического телескопа Gaia, который за десять лет работы собрал данные о положении и движении более миллиарда звёзд. Обработка этого колоссального массива информации заняла годы, и лишь теперь учёные смогли построить детальную кривую вращения для Млечного Пути. Эти данные позволили с высокой точностью оценить массу галактики и распределение в ней вещества.
Двойная сенсация: аномальное вращение и низкая масса
Анализ данных Gaia принёс два главных сюрприза. Во-первых, выяснилось, что Млечный Путь не подчиняется общему правилу. На расстояниях от 63 до 86 тысяч световых лет от центра скорость вращения звёзд начинает снижаться, демонстрируя так называемое «кеплеровское падение», подобное тому, что наблюдается в Солнечной системе. Это явление пока не обнаружено в других изученных спиральных галактиках.
Во-вторых, общая масса Млечного Пути оказалась примерно в 200 миллиардов раз больше массы Солнца. Эта цифра в пять раз меньше предыдущих оценок (около триллиона солнечных масс) и делает нашу галактику «экстраординарно бедной» по сравнению с другими спиральными галактиками сопоставимых размеров.
Обратите внимание: Обнаружена самая далёкая галактика. Она слишком яркая и учёные не знают почему.
При этом тёмная материя в Млечном Пути всё же присутствует: её примерно в три раза больше, чем обычного (барионного) вещества. Однако в других галактиках это соотношение часто достигает шести к одному, то есть тёмной материи там примерно вдвое больше.
Кривая изменения средней скорости звёзд на диске Млечного Пути по мере удаления от центра. Вначале скорость резко возрастает, но после 15 тысяч парсеков начинает снижаться. Эта закономерность не встречается в других спиральных галактиках подобной яркости / © Париж
Возможные объяснения уникальности Млечного Пути
Учёные предлагают несколько гипотез, чтобы объяснить странности нашей галактики. Одна из них связана с её спокойной историей. Возможно, Млечный Путь не переживал крупных слияний с другими галактиками в последние 8-10 миллиардов лет, в то время как многие другие спирали активно поглощали соседей ещё 6 миллиардов лет назад. Это могло повлиять как на массу, так и на динамику вращения.
Другое, не менее интригующее объяснение, — возможная ошибка в методах расчёта данных Gaia. Если это так, то под вопросом окажутся многие современные астрономические модели, построенные на основе измерений этого телескопа.
Удар по альтернативным теориям
Новые данные наносят серьёзный удар по теории модифицированной ньютоновской динамики (МОНД). Эта альтернативная гипотеза пытается объяснить быстрое вращение галактических дисков без привлечения тёмной материи, предполагая, что законы гравитации меняются на больших расстояниях. Однако если в Млечном Пути наблюдается классическое кеплеровское падение скоростей, а не постоянное вращение, то МОНД теряет своё основное наблюдательное подтверждение.
Таким образом, гипотеза тёмной материи получает новое косвенное подтверждение, но при этом возникает новый вопрос: почему её количество в нашей галактике столь невелико? Ответ может быть связан с природой самой тёмной материи или с уникальной историей формирования Млечного Пути.
Источник: https://naked-science.ru/article/astronomy/galaktika-bednoi
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Наша Галактика оказалась экстраординарно бедной.