Although this theory is far from confirmed, the unique observation does open the door to the possibility of using stellar streams like this one to constrain the properties of dark matter in the Milky Way. For example, if it was truly dark matter that tore through this stellar stream, Bonaca says it would suggest dark matter is “cold,” meaning it’s heavy, relatively slow moving (non-relativistic), and effectively clumps together.
A cosmic bullet
To carry out the study, Bonaca and her team used data from the ESA’s Gaia space observatory, which has observed over a billion objects with unparalleled precision. Using this data, they mapped the positions and motions of stars in the stellar stream GD-1, which astronomers believe is the remains of a 70,000-solar-mass collection of old stars (called a globular cluster) that was shredded by past gravitational interactions with the Milky Way.
Still hunting
Bonaca admits the current research is not conclusive. “However, if we can locate where the perturber is now, that would open new research directions, including searching for additional observational evidence [indicating it is dark matter].” Such evidence could take the form of other stars or gas clouds being jostled around by the dark matter’s gravity, or even gamma-rays associated with dark matter annihilations, which occur when two dark matter particles slam into and destroy each other, releasing a flash of energy.
O minge rătăcită de materie întunecată, de 5 milioane de ori mai mare decât masa Soarelui, poate fi cea mai bună explicație pentru un flux de stele distorsionate.
Cercetarea, condusă de Ana Bonaca de la Centrul de astrofizică Harvard-Smithsonian, relevă o anomalie curioasă într-un flux de stele care orbitează în haloul exterior al Căii Lactee. În mod specific, cercetătorii au descoperit o legătură ciudată în interiorul fluxului, pe care o consideră că a fost cauzată de o „strânsă întâlnire cu un perturber masiv și dens”, potrivit rezumatului prezentării.
Deoarece nu există niciun vinovat evident din materia normală care să se potrivească cu situația, cercetătorii cred că obiectul intervenit ar putea fi o pată de 5 milioane de sol-masă de materie întunecată, care a trecut prin flux la peste 800.000 de kilometri pe oră aproximativ cu o jumătate de miliard de ani în urmă.
Deși această teorie este departe de a fi confirmată, observarea unică deschide ușa posibilității de a folosi fluxuri stelare ca aceasta pentru a constrânge proprietățile materiei întunecate în Calea Lactee. De exemplu, dacă materia cu adevărat întunecată a rupt acest flux stelar, Bonaca spune că ar sugera că materia întunecată este „rece”, ceea ce înseamnă că este greoaie, se mișcă relativ lent (non-relativistă) și se aglomeră în mod eficient.
Un glonț cosmic
Pentru a realiza studiul, Bonaca și echipa ei au folosit date din observatorul spațial ESA Gaia, care a observat peste un miliard de obiecte cu precizie de neegalat. Folosind aceste date, au cartografiat pozițiile și mișcările de stele din fluxul stelară GD-1, pe care astronomii o consideră o rămășiță a unei colecții de stele vechi (numită cluster globular) de 70.000 de sol-masă, care a fost mărunțită de interacțiunile gravitaționale din trecut cu Calea Lactee.
După ce a observat că GD-1 are o cicatrice de impact – o linie de stele ejectate – care indică o interacțiune din trecut, cercetătorii au făcut simulări pentru a încerca să reproducă ceea ce au văzut. După ce au testat o varietate de modele, au descoperit că gravitația unui obiect de milioane de ori mai masivă decât Soarele s-ar potrivi.
Echipa a căutat în mod natural obiectul responsabil. „Orice obiect masiv și dens care orbitează în halo ar putea fi perturberul”, a spus Bonaca astronomiei, „deci o gaură neagră supermassivă este o posibilitate.” Dar până acum echipa nu a reușit să găsească obiecte, găuri negre sau altfel , cu traiectoria și masa potrivită.
Potrivit unei lucrării anteriare, „Integrarea orbitelor înapoi în timp arată că întâlnirea fluxului nu ar fi putut fi cauzată de vreun cluster globular cunoscut sau de o galaxie pitic”. Aceasta a condus echipa pentru a concluziona „cea mai plauzibilă explicație” este că GD- 1 a avut o întâlnire din trecut cu o grămadă de materii întunecate, cum ar fi cele așteptate să locuiască în halourile galaxiilor.
Încă vânătoare
Bonaca admite că cercetarea actuală nu este concludentă. „Cu toate acestea, dacă putem localiza în cazul în care perturbatorul mai există acum, acest lucru ar deschide noi direcții de cercetare, inclusiv căutarea unor dovezi observaționale suplimentare [indicând că este o materie întunecată].” Aceste dovezi ar putea lua forma altor stele sau nori de gaze de gravitația materiei întunecate sau chiar de razele gama asociate cu anihilarea materiei întunecate, care apar atunci când două particule de materie întunecată intră și se distrug între ele, eliberând un fulger de energie.
Bonaca spune că echipa ei a obținut recent măsurători ale mișcării stelelor din partea perturbată a cursului. Prin cartografierea în cazul în care stelele sunt acum și modul în care acestea se deplasează, echipa ar trebui să fie în măsură să calculeze mai bine în cazul în care perturber ar putea fi acum să-l localizeze. Asta ar spune că erau pe cer să caute acele dovezi suplimentare că tunul cosmic este într-adevăr materie întunecată.
Dar, deoarece în prezent există doar un singur flux discontinu al stelelor, Bonaca și echipa ei caută, de asemenea, mai multe date Gaia pentru a căuta alte exemple precum GD-1. De fapt, au găsit recent un alt flux numit Jhelum, care are, de asemenea, o structură ciudată. Cu toate acestea, Bonaca afirmă că în prezent nu au o explicație bună pentru ce s-ar fi putut întâmpla în acest flux.
Credite: Astrophysical Journal.
***
Mihail stories 