Астрономы оценили роль межзвездных объектов в «недостающей массе» Млечного Пути

По статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv исследователями из Гамбургского университета, обсуждается возможный вклад межзвездных объектов в расчеты темной материи в Млечном Пути. Работа связана с растущим интересом к объекту 3I/ATLAS и его роли в понимании популяции межзвездных тел.

Современные оценки темной материи опираются на так называемую проблему недостающей массы. Ее выявляют через кривую вращения Галактики — зависимость скорости движения звезд от расстояния до центра Млечного Пути. Наблюдаемые скорости выше, чем можно объяснить видимой массой звезд и газа, поэтому вводится дополнительный компонент — темная материя.

По данным миссии Gaia, локальная плотность темной материи составляет примерно 0,44 ГэВ/см³ — это означает, сколько энергии (и эквивалентной ей массы) приходится на кубический сантиметр пространства в окрестностях Солнечной системы. При этом природа этого компонента остается неизвестной: он не излучает свет и почти не взаимодействует с обычным веществом, кроме как через гравитацию.

Авторы работы рассматривают альтернативу частичному объяснению «излишней» массы. Межзвездные объекты (ISO) — это тела, пришедшие из других звездных систем. На сегодня надежно подтверждены лишь три: 1I/‘Oumuamua, 2I/Borisov и 3I/ATLAS.

Размеры крупнейшего из них оцениваются в диапазоне радиуса от 0,16 до 2,8 км. Поскольку масса растет пропорционально кубу радиуса, даже небольшие изменения оценки размеров дают значительный разброс в итоговой массе.

Исследователи предполагают, что в Галактике могут существовать миллиарды или триллионы подобных объектов, которые пока невозможно наблюдать напрямую.

Задача работы заключалась в оценке того, какую долю «недостающей массы» могут составлять ISO. Для этого применялось распределение Пуассона — статистический метод, позволяющий оценивать плотность редких объектов на основе ограниченной выборки.

Фактически расчеты опираются на крайне малый набор данных — от одного до трех известных объектов, что авторы отдельно подчеркивают как ключевое ограничение модели.

Тем не менее результат оказался заметным: в зависимости от принятых допущений межзвездные тела могут объяснять от 13% до 45% массы, которую сейчас приписывают темной материи.

Если локальная плотность темной материи ниже даже на 10–20%, это напрямую повлияет на расчеты в детекторах частиц. Эксперименты вроде LZ и XENONnT используют ожидаемый поток слабовзаимодействующих частиц (WIMP) для настройки чувствительности. Снижение фоновой плотности на 18% уже потребовало бы пересмотра части параметров.

Ожидается, что новые обзоры неба следующего поколения резко увеличат число обнаруженных межзвездных объектов — возможно, до сотен и тысяч. Это позволит перейти от единичных примеров к статистически значимой выборке. Только после этого станет ясно, могут ли ISO заметно влиять на расчеты массы Галактики или их вклад.

Ядра галактик окружены миллионами собственных планет, допустили астрофизики

Обнаружен источник питания черной дыры в центре нашей Галактики

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX