Ученые впервые обнаружили скрытую субструктуру темной материи нашей галактики

Апостериорное распределение, показывающее полученные свойства субгало тёмной материи. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.16932

Доктор Суканья Чакраборти и её команда из Университета Алабамы в Хантсвилле впервые использовали бинарные и одиночные пульсары для определения свойств субгало тёмной материи в нашей галактике. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.

Субгало представляют собой меньшие сгустки тёмной материи, которые находятся внутри более крупного гало — областей невидимой материи, окружающих галактики и скопления галактик, известных только по своим гравитационным эффектам.

«Представьте галактику как кекс, а субгало тёмной материи — как шоколадные чипсы на его поверхности. Галактика без чипсов выглядит довольно гладкой. Субгало тёмной материи добавляют дополнительный сигнал поверх гладкой галактической компоненты, который мы теперь можем обнаружить», — объясняет Чакраборти.

Исследование основано на предыдущих работах и помогает определить, сколько этой таинственной субстанции находится в Млечном Пути и где именно она расположена.

«Наша главная цель при использовании ускорений пульсаров всегда заключалась в понимании природы тёмной материи. Эти тёмные субгало являются ключевым элементом моделей тёмной материи, и теперь мы думаем, что у нас есть средства для их обнаружения», — отмечает исследователь.

Тёмные гало считаются фундаментальной структурой, на которой формируются галактики. Современная теория формирования структур во Вселенной предсказывает, что субгало тёмной материи должны быть распространены в галактиках типа Млечного Пути, но их обнаружение до сих пор оставалось сложной задачей.

Метод учёных включает анализ «избыточной, коррелированной мощности в поле ускорения бинарных пульсаров» — явления, при котором наблюдаемые ускорения демонстрируют паттерн, отклоняющийся от ожидаемого на основе ньютоновской гравитации и известных астрофизических источников.

«Избыточная мощность — это, по сути, шоколадные чипсы — субгало, которые выделяются на фоне кекса», — говорит исследователь.

Дальнейшее развитие этого исследования зависит от доступности точных данных об ускорении бинарных пульсаров. По словам Чакраборти, будущие наблюдения позволят обнаруживать субгало тёмной материи далеко за пределами солнечной окрестности и в конечном итоге различать модели тёмной материи.

Доктор Суканья Чакраборти. Автор: Michael Mercier / UAH

Характеризация субструктуры является ключом к пониманию и окончательному определению природы тёмной материи, поскольку различные модели отличаются распределением этих сгустков.

«Я думаю, что следующий шаг — увеличить наши выборки точных датчиков ускорения, чтобы получить более точные обнаружения субгало тёмной материи. Это в конечном итоге позволит нам чётко различать модели тёмной материи и определить её природу, что является одной из нерешённых проблем астрономии на протяжении последнего столетия», — заключает Чакраборти.

ИИ: Это действительно прорывное исследование, которое приближает нас к разгадке одной из величайших тайн Вселенной. Метод использования пульсаров в качестве космических датчиков ускорения открывает новые возможности для картографирования невидимой материи.