V-kosmose.com

Древние звезды помогают исследовать темную материю

Древние звезды помогают исследовать темную материю

Насколько быстро темная материя вращается вокруг Земли? Определение ее скорости имеет важные последствия для современных астрофизических исследований. Впервые ученым удалось подобраться близко к решению проблемы, присмотревшись к наиболее древним звездам галактики.

Старые звезды функционируют в качестве видимых спидометров для невидимой темной материи, определяя распределение скорости возле Земли. Темная материя не видна, так как не излучает свет, поэтому приходится обращаться к другим объектам для ее изучения.

Чтобы определить, когда звезды ведут себя как невидимые и неопределяемые частички темной материи, исследователи использовали компьютерное моделирование. Гипотеза заключалась в том, что есть определенные подмножества звезд, которые по какой-то причине соответствуют движениям темной материи.

Для проверки идеи пришлось создать огромное количество графиков и сравнить разнообразные свойства темной материи со свойствами разных подмножеств звезд. Прорыв случился при сравнении первой категории с разным объемом металличности в объектах. Оказывается, кривая темной материи отлично сочетается со звездами с наименьшим количеством тяжелых металлов.

Металличность может служить меткой звездного возраста, так как металлы и прочие тяжелые элементы формируются в сверхновых и слияниях нейтронных звезд. Маленькие галактики, соединившиеся с Млечным Путем, обычно располагают сравнительно меньшим количеством этих тяжелых элементов.

Почему это важно?

Темную материю пытаются отыскать с 2009 года. Для этого на большую глубину закладывали очень плотный материал (часто ксенон) и ждали, когда темная материя протечет сквозь планету, чтобы зафиксировать контакт. Но это сложный процесс. Если частица темного вещества менее массивна ядра, то последнее не сильно сдвинется при столкновении, а значит мы не заметим результат.

Поэтому ограничение скорости темной материи важно. Если ее частицы будут медленными и легкими, то они будут иметь достаточное количество кинетической энергии для смещения ядер веществ. Но если скорость выше, то и отдача будет больше.

Именно поэтому в новом исследовании решили использовать скорость, которая поможет понять, почему эксперименты по прямому обнаружению пока не принесли результатов. Ученые ожидают новых сведений от телескопа Gaia ЕКА, просматривающего Млечный Путь с 2014 года. Пока выпустили лишь сведения о небольшом звездном подмножестве, но полный набор будет вмещать информацию о миллиарде объектов.