Трудно е да се определи формата на нашата галактика. Толкова е трудно, че едва през миналия век научихме, че Млечният път е само една галактика сред милиарди други. Затова не е изненадващо, че въпреки всичките ни съвременни телескопи и космически апарати все още картографираме формата на нашата галактика. И едно от най-интересните открития е, че Млечният път е изкривен. Едно от обясненията за това е, че нашата галактика е претърпяла сблъсъци, но ново изследване твърди, че причината за това е тъмната материя.
Първото доказателство, че Млечният път не е чисто плосък диск, дойде от космическия апарат "Гая". той е картографирал позициите и движенията на повече от милиард звезди и от това имаме известна представа за външната структура на нашата галактика. От една страна, изглежда, че Млечният път се простира навън повече, отколкото сме смятали, а ръбът му изглежда има вълнообразна структура. По-нататъшният анализ показва и изкривяване на външния край на галактичния диск. Общоприетото мнение е, че те са причинени от древни галактични сблъсъци, като например сблъсъка с галактиката джудже Стрелец преди около 6 милиарда години. Новото изследване твърди, че изкривените галактики като нашата са причинени от наклонено хало от тъмна материя.
Галактиката ESO 510-G13 има ясно изразена изкривена форма. Кредит: НАСА и Екипът по наследството на Хъбъл (STScI/AURA)
Знаем, че повечето галактики, включително и нашата, са заобиколени от масивен ореол от тъмна материя. По-голямата част от масата на една галактика се съдържа в това хало, така че ореолът може да повлияе на структурата на галактиките с течение на времето. Ако ореолът е наклонен спрямо равнината на галактиката, гравитационното въздействие на ореола може да изкриви галактичния диск. Въпросът е дали това е достатъчно значимо или често срещано, за да причини структурата, която виждаме в Млечния път.
Авторите започват с разглеждане на данните от симулациите на IllustrisTNG, проведени в рамките на TNG50. Това са суперкомпютърни симулации на галактическата еволюция, които включват космологичната еволюция и тъмната материя, както и подробни магнитохидродинамични взаимодействия. На базата на тези данни авторите показват, че вътрешната област на ореола от тъмна материя може да бъде значително наклонена спрямо галактичната равнина и че това може да бъде причинено както от галактични сблъсъци, така и от близки разминавания между галактиките. Ориентацията на ореолите може да се запази в продължение на милиарди години, което е достатъчно дълго, за да предизвика изкривяване на галактиката.
Симулирана е еволюцията на изкривена галактика. Кредит: Han, et al.
След това екипът разглежда архетипна галактика в рамките на симулацията TNG50, която е с размери и възраст, подобни на тези на Млечния път, включително изкривено хало тъмна материя. Въз основа на симулирана еволюция от 6 милиарда години, крайният резултат показа забележими прилики между наблюдавания Млечен път и моделната галактика.
Астрономите са наблюдавали и други галактики с изкривена равнина и има някои доказателства, че до половината от спиралните галактики във Вселената са изкривени в някаква степен. Това предполага влиянието на дългосрочни и обичайни гравитационни взаимодействия между галактиката и нейния изкривен ореол. Разбира се, това е само едно изследване, така че ще са необходими допълнителни наблюдения и симулации, за да се разберат подробностите за това как еволюират много галактики като Млечния път.
Han, Jiwon Jesse, et al. “Tilted Dark Halos are Common, Long-Lived, and can Warp Galactic Disks.” arXiv preprint arXiv:2309.07208 (2023).
Poggio, Eloisa, et al. “Evidence of a dynamically evolving Galactic warp.” Nature Astronomy 4.6 (2020): 590-596.
The Milky Way's Disk is Warped. Is That Because our Dark Matter Halo is Tilted?, Brian Koberlein, Universe Today
