Об’єднавши дані Космічного телескопа імені Габбла та місії «Гайя» (Gaia, Global Astrometric Interferometer for Astrophysics), астрономи змогли виміряти власні рухи 15 зір в карликовій галактиці з сузір’я Скульптора. Це перше таке вимірювання поза Молочним Шляхом. Аналіз показує несподівану перевагу в напрямку руху, що свідчить — стандартні теоретичні моделі, які використовують в астрономії для опису руху зір та темної матерії гало в інших галактиках, можуть бути недійсними. Результати дослідження оприлюднив інтернет-журнал Nature Astronomy.
Рух зір залежить головно від невидимого ореолу темної матерії навколо галактики. Фото з сайту www.sciencedaily.com.
Астрономи вже давно зуміли виміряти рух зір вздовж «лінії зору» (тобто рух до, або від нас) шляхом визначення червоного зміщення спектральних ліній, викликаного ефектом Доплера. Однак вимірювання руху в площині небесної сфери, який називається власним рухом зір, набагато складніше. Щоб його виявити, потрібно декілька точних вимірів положення (позиції) зорі протягом декількох років. Величезні відстані означають, що багато зір в нашій галактиці мають дуже малий власний рух, якщо їх спостерігати із Землі. Для зір за межами Галактики цей рух ще менший.
Положення
Європейська місія «Гайя», яку нині виконують науковці, була розроблена для вимірювання точного місцезнаходження понад одного мільярда зір, головно в нашій галактиці. «Але “Гайя” також вимірює положення зір в сусідніх галактиках» — пояснив астроном Давід Массарі (Davide Massari) з Ґронінґенського університету. «І для деяких з цих зір ми також маємо їхні положення, які визначив Космічний телескоп імені Габбла приблизно 12 років тому».
Космічний апарат «Гайя» (Gaia) на тлі смуги Молочного Шляху. Фото з сайту Європейського космічного агентства.
Массарі та його колеги з Астрономічного інституту імені Каптейна поставили собі за мету об’єднати два набори даних. Це нелегке завдання, бо згадані вище місії оцінюють місце розташування зір по-різному. Науковцям вдалося об’єднати дані з допомогою фонових галактик, які не змінювали позицію за 12 років. «Ми мусили бути дуже обережними, щоб виключити будь-які систематичні помилки» — зауважив Массарі. З 120 зір в карликовій галактиці Скульптора, які спостерігав як «Габбл», так і «Гайя», їм вдалося знайти надзвичайно точні спостереження для 15.
Траєкторії
«Далі ми визначили, як рухаються зорі в цій маленькій галактиці, що кількісно визначається параметром анізотропії» — пояснив Массарі. Якщо вони високі, то зорі мають дуже витягнуті траєкторії, а якщо вони дуже малі, то — орбіти колові. «Знаючи це, ми можемо визначити властивості гало темної матерії, в яке вбудована галактика. Але виміряні нами значення швидкостей були дуже дивними, бо стандартні моделі їх не передбачали». Це означає, що деякі припущення, на яких ґрунтуються ці моделі, — неправильні.
«Дотепер нам вдалося протестувати моделі лише з допомогою руху вздовж променя зору. Це давало гарні результати, але нині, знаючи власний рух, стандартні моделі виявляються зруйнованими» — підкреслив Массарі. «Одне з можливих пояснень полягає в тому, що моделі припускають — всі зорі мають належати до однієї популяції». Але ми знаємо, що карликова галактика в сузір’ї Скульптора складна, принаймні, з двома зоряними популяціями (одна компактна і одна витягнута). Існує модель, що враховує цю особливість і передбачає анізотропію, яку спостерігали Массарі та його колеги, оскільки більшість із зір, які вони вимірювали, належать до найкомпактнішої популяції.
Темна матерія
Рух зір залежить головно від невидимого ореолу темної матерії навколо галактики. Ось чому так важливо визначити параметр анізотропії, оскільки його можна використати для виявлення розподілу темної матерії в цій галактиці, що, своєю чергою, залежить від природи цієї самої темної матерії. Массарі: «Наші результати показують, що, використовуючи дані «Гайя» разом з іншими наборами даних, ми можемо виміряти власний рух зір за межами Молочного Шляху і таким чином поліпшити моделі, що описують розподіл темної матерії в інших галактиках».
Другий основний результат — більш точне вимірювання орбіти карликової галактики Скульптора навколо Молочного Шляху. «Ця орбіта набагато ширша, ніж очікувалося. Раніше вважали, що нинішня сфероїдальна форма галактики частково є результатом деяких близьких проходжень (повз Молочний Шлях — Ред.), але наші виміри показують, що це не так. Массарі та команда науковців з Астрономічного інституту імені Каптейна з нетерпінням чекають розширення своєї вибірки зір за межами Молочного Шляху з відомими власними рухами після випуску даних «Гайя» на початку наступного року.
За інф. з сайту www.sciencedaily.com підготував Іван Крячко
