Астрономы предсказали пять звездных потоков, где можно обнаружить субгало темной материи
Астрофизики представили новый подход к поиску темной материи. Они разработали вычислительный конвейер и статистическую методику, позволяющую прогнозировать, сколько раз субгало темной материи могут гравитационно воздействовать на звездные потоки нашей галактики. Статья опубликована на arXiv.
Субгало — это сгустки темной материи, которые не содержат звезд или содержат очень мало видимого вещества. Их присутствие выдает гравитационное влияние на окружающие объекты, в частности на длинные цепочки звезд, известные как звездные потоки. Наблюдая за такими искажениями, ученые надеются обнаружить субгало вплоть до масс около миллиона солнечных.
В работе использовались морфологические и кинематические данные будущих обзоров LSST и Via. Авторы отобрали 14 хорошо изученных звездных потоков Млечного Пути и для каждого оценили ожидаемое число обнаружимых столкновений с субгало. Критерием обнаружения была выбрана статистически значимая девиация от гладкой модели потока.
Согласно расчетам, у пяти потоков ожидаемое число воздействий превышает 0,2. Наибольший показатель у потока Jet: 5,15 событий (с доверительным интервалом от -0,95 до +1,10). Далее следуют Orphan-Chenab с 1,40, ATLAS-Aliqa Uma — 1,25, GD-1 — 0,55 и Palomar 5 — 0,40. Ошибки соответствуют 95% доверительному диапазону для среднего по Пуассону.
Эти числа зависят от предполагаемой популяции субгало, что дает систематическую неопределенность в несколько раз. Тем не менее предложенный метод позволяет сравнивать разные модели темной материи. Так, для теплой темной материи и модели ультралегких аксионов (fuzzy dark matter) при текущих ограничениях на массу частиц число обнаружимых воздействий подавляется примерно в четыре раза.
Для модели самодействующей темной материи, напротив, ожидается увеличение количества событий примерно на множитель порядка единицы. Это означает, что будущие наблюдения звездных потоков могут стать чувствительным тестом свойств частиц темной материи.
Авторы подчеркивают, что их результаты являются прогнозом, а не обнаружением. Однако после ввода в строй обзоров LSST и Via астрономы смогут целенаправленно искать подобные аномалии в перечисленных потоках, что приближает разгадку природы темной материи.
