О том, что во Вселенной присутствует нечто тяжёлое и невидимое, астрономы начали догадываться ещё в первой половине двадцатого века. Наблюдая за другими галактиками, они обнаружили странную особенность.
Речь о том, что скорость вращения звёзд по мере удаления от центра не увеличивалась, как подсказывает небесная механика, а оставалась постоянной.
Это означало, что масса галактик должна во много раз превышать массу входящих в неё звёзд. Тогда и появилось мнение, что пространство может быть заполнено неизвестной материей, которую человечество пока не может наблюдать напрямую (отсюда и название «тёмная», не выделяющаяся на фоне всего остального космоса).
Дальнейшие наблюдения и расчёты не оставили сомнений — всюду во Вселенной присутствует неуловимая для современных приборов тёмная материя, которая в совокупности во много раз превосходит по массе все видимые объекты.
Наша галактика не является исключением, в ней также должна присутствовать тёмная материя. Но так как загадочную субстанцию можно выявить лишь по косвенным признакам, учёные столкнулись с некоторыми трудностями. Они давно знали, что тёмная материя присутствует в периферийных областях, где скорость звёзд заметно отклоняется от расчётной. Но, если смотреть в сторону центра Млечного Пути, произвести измерения с необходимой точностью чрезвычайно трудно.
Для того чтобы доказать наличие невидимой материи в центральном ядре большая международная команда из Германии, Швеции, Испании, Бразилии и Голландии собрала и проанализировала все опубликованные данные по скорости движения звёзд и газа в Млечном Пути. Исследователи проследили, как варьируются измерения для объектов, удалённых от центра на разное расстояние.
Затем астрономы сравнили эти результаты с компьютерными моделями, демонстрирующими, как должны двигаться звёзды в Галактике, если она состоит только из видимой материи. Как и ожидалось, модели показали результат, далёкий от реальности. Наблюдаемая динамика может быть объяснена исключительно большим количеством тёмной материи не только в середине галактического диска, но и в непосредственной близости от Солнечной системы.
«Мы точно знаем, что тёмная материя необходима нашей галактике, чтобы обеспечить вращение звёзд и газа на тех скоростях, которые мы наблюдаем, — сообщает в пресс-релизе соавтор исследования Мигель Пато (Miguel Pato) из Мюнхенского технического университета. — Тем не менее, мы всё ещё не знаем, из чего состоит тёмная материя. Это один из самых важных научных вопросов нашего времени».
Результаты работы, опубликованные в издании Nature Physics, были получены благодаря новому методу статистической обработки. Он позволяет регистрировать распределение тёмной материи внутри Галактики даже при малых галактоцентрических расстояниях.
В скором будущем, опираясь на новые измерения, с его помощью можно будет составлять сверхточные карты, уверены исследователи. Это позволит получить бесценные сведения о структуре и эволюции Млечного Пути. Кроме того, такие работы играют важную роль в поиске неуловимых частиц тёмной материи — вимпов.
