Кривые вращения и вечная загадка
Напомним, что существование темной материи в Галактике выводится из анализа кривых вращения звезд. Наблюдения показывают, что звезды на периферии Млечного Пути вращаются значительно быстрее, чем это можно объяснить, исходя из видимой массы звезд и газа. Это расхождение и породило концепцию невидимой массы, которая проявляет себя только через гравитацию.
Новая надежда: межзвездные странники
Теперь же исследователи предлагают альтернативное объяснение: совокупную массу межзвездных объектов (interstellar objects, ISO). К таким объектам относятся, например, уже известные нам 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov и недавний гость 3I/ATLAS – редкие посетители из других звездных систем. Хотя масса каждого такого объекта невелика, ученые предполагают, что их общее количество в Галактике может быть колоссальным.
Статистика и кометы-гиганты
Авторы новой работы использовали статистическую модель, основанную на распределении Пуассона, чтобы оценить возможную плотность таких объектов в окрестностях Солнечной системы. В расчетах рассматривался сценарий, в котором популяция межзвездных тел сопоставима по численности с экстраполяцией наблюдений 3I/ATLAS – самого крупного из известных объектов такого типа.
Результаты: от 13% до 45% "недостающей массы"
Результаты моделирования показывают, что при достаточно высокой плотности межзвездных объектов их суммарная масса могла бы объяснить от 13% до 45% величины "недостающей массы", которую мы традиционно приписываем темной материи. Это означает, что вклад таких объектов теоретически может быть не просто заметным, но и существенным в некоторых моделях.
Если эта гипотеза частично подтвердится, это может иметь значительные последствия для экспериментов по прямому поиску частиц темной материи, таких как WIMP. Эти эксперименты, включая установки LZ и XENONnT, опираются на предполагаемую локальную плотность темной материи для оценки ожидаемого потока частиц. Снижение этой оценки даже на десятки процентов приведет к необходимости пересмотра чувствительности приборов.
В ближайшие годы ситуация может проясниться благодаря новым обзорам неба, которые обещают обнаружить больше межзвездных объектов. Расширение выборки позволит точнее оценить их распределение и массу, и определить, способны ли они внести значимый вклад в гравитационную динамику Галактики, или же их роль в "проблеме недостающей массы" останется второстепенной.
Справка по теме (FAQ)
Что такое темная материя?
Темная материя – это гипотетическая форма материи, которая не испускает, не поглощает и не отражает электромагнитное излучение, что делает ее невидимой для прямых наблюдений. Ее существование предполагается на основе гравитационного воздействия на видимую материю.
Что такое межзвездные кометы и астероиды?
Межзвездные кометы и астероиды – это объекты, которые родились в других звездных системах и теперь свободно путешествуют по межзвездному пространству, иногда пролетая через нашу Солнечную систему. Примерами таких объектов являются 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov и 3I/ATLAS.
Как межзвездные кометы могут объяснить "недостающую массу"?
Ученые предполагают, что если в Галактике существует огромное количество межзвездных комет и астероидов, их суммарная масса может вносить вклад в общую гравитационную силу, которую мы наблюдаем. Это может частично объяснить, почему звезды на периферии Галактики вращаются быстрее, чем ожидалось, без необходимости предполагать существование большого количества темной материи.
Насколько достоверна эта новая гипотеза?
На данный момент эта гипотеза является предварительной. Исследования основаны на статистических моделях и очень ограниченной выборке наблюдений. Для подтверждения или опровержения этой теории потребуется больше данных о численности и массе межзвездных объектов.
Может ли эта гипотеза повлиять на поиск темной материи?
Да, если гипотеза подтвердится, это может повлиять на эксперименты по прямому поиску частиц темной материи. Уменьшение предполагаемой плотности темной материи может потребовать корректировки чувствительности детекторов.