Ученые обнаружили, что Млечный Путь парит на огромном слое темной материи, простирающемся на миллионы световых лет

Новое исследование, результаты которого опубликованы в научном издании Nature Astronomy, предлагает необычную модель строения нашего ближайшего космического окружения. Согласно выводам учёных, Местная группа галактик, куда входит Млечный Путь, галактика Андромеды и несколько десятков меньших систем, может быть погружена в колоссальную плоскостную структуру, или «лист», состоящий из тёмной материи. Эта гипотетическая структура простирается на миллионы световых лет и, как полагают исследователи, окружена с двух сторон обширными космическими пустотами.

Работа направлена на разрешение давней загадки, связанной с движением галактик в нашей локальной области Вселенной. Почти сто лет назад астроном Эдвин Хаббл установил, что Вселенная расширяется, и большинство галактик удаляется от нас со скоростью, пропорциональной расстоянию. Однако ближайшие к нам крупные галактики, гравитационно связанные в Местную группу, демонстрируют иное поведение. В частности, галактика Андромеда не удаляется, а приближается к Млечному Пути. При этом движение некоторых других близких галактик не полностью соответствует предсказаниям стандартных моделей, учитывающих лишь видимую массу Местной группы.

Для проверки гипотез международная группа исследователей под руководством Эвуда Вемпе из Каптейнского института в Гронингене (Нидерланды) создала виртуальную модель эволюции нашего космического региона. Моделирование, основанное на известных параметрах, таких как реликтовое излучение (след радиации от Большого взрыва), позволило восстановить возможные начальные условия и проследить развитие Местной группы и её окружения с течением времени. Затем движения смоделированных галактик были сравнены с наблюдаемыми в реальности.

Сравнение показало, что для достижения соответствия между моделью и наблюдениями необходимо предположить особую геометрию распределения невидимой массы. Стандартная космологическая модель предполагает, что галактики находятся внутри сферических гало тёмной материи — обширных и примерно сферических скоплений этой гипотетической субстанции, чья гравитация удерживает звёздные системы от разлёта. Однако в данном случае наилучшее совпадение дала модель, в которой тёмная материя образует не шар, а обширную плоскость, или «лист», в котором расположена вся Местная группа.

Согласно объяснению исследователей, в такой плоской геометрии зависимость между скоростью движения галактик и расстоянием определяется не только массой, заключённой внутри определённого объёма (как в сферическом случае), но и массой, распределённой на больших расстояниях по плоскости. Иными словами, гравитационное притяжение массы, расположенной у дальних краёв этого «листа» тёмной материи, оказывает дополнительное влияние на движение всех объектов внутри него. При этом за пределами плоскости, как предполагает модель, находятся области пустоты, лишённые значительных скоплений вещества.

Авторы работы отмечают, что это первое исследование, которое даёт оценку распределению и динамике тёмной материи непосредственно в Местной группе на основе полного космологического моделирования. Предложенная конфигурация позволяет одновременно согласовать текущую стандартную космологическую модель с наблюдаемой кинематикой нашего локального окружения. Это открытие может стать шагом к более детальному пониманию крупномасштабной структуры Вселенной и роли тёмной материи в формировании и динамике галактических соседств. Для подтверждения и уточнения данной модели потребуются дальнейшие наблюдения и независимые расчёты.