Кривые вращения и вечная загадка
Напомним, что существование темной материи в Галактике выводится из анализа кривых вращения звезд. Наблюдения показывают, что звезды на периферии Млечного Пути вращаются значительно быстрее, чем это можно объяснить, исходя из видимой массы звезд и газа. Это расхождение и породило концепцию невидимой массы, которая проявляет себя только через гравитацию.
Новая надежда: межзвездные странники
Теперь же исследователи предлагают альтернативное объяснение: совокупную массу межзвездных объектов (interstellar objects, ISO). К таким объектам относятся, например, уже известные нам 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov и недавний гость 3I/ATLAS – редкие посетители из других звездных систем. Хотя масса каждого такого объекта невелика, ученые предполагают, что их общее количество в Галактике может быть колоссальным.
Статистика и кометы-гиганты
Авторы новой работы использовали статистическую модель, основанную на распределении Пуассона, чтобы оценить возможную плотность таких объектов в окрестностях Солнечной системы. В расчетах рассматривался сценарий, в котором популяция межзвездных тел сопоставима по численности с экстраполяцией наблюдений 3I/ATLAS – самого крупного из известных объектов такого типа.
Результаты: от 13% до 45% "недостающей массы"
Результаты моделирования показывают, что при достаточно высокой плотности межзвездных объектов их суммарная масса могла бы объяснить от 13% до 45% величины "недостающей массы", которую мы традиционно приписываем темной материи. Это означает, что вклад таких объектов теоретически может быть не просто заметным, но и существенным в некоторых моделях.
Однако, как подчеркивают сами авторы, существует ключевое ограничение: расчеты основаны на очень малой выборке наблюдений. Один объект (3I/ATLAS) используется как репрезентативный пример для оценки всей популяции. Такой подход делает верхние оценки крайне чувствительными к исходным предположениям о распределении размеров и численности объектов.Если эта гипотеза частично подтвердится, это может иметь значительные последствия для экспериментов по прямому поиску частиц темной материи, таких как WIMP. Эти эксперименты, включая установки LZ и XENONnT, опираются на предполагаемую локальную плотность темной материи для оценки ожидаемого потока частиц. Снижение этой оценки даже на десятки процентов приведет к необходимости пересмотра чувствительности приборов.
В ближайшие годы ситуация может проясниться благодаря новым обзорам неба, которые обещают обнаружить больше межзвездных объектов. Расширение выборки позволит точнее оценить их распределение и массу, и определить, способны ли они внести значимый вклад в гравитационную динамику Галактики, или же их роль в "проблеме недостающей массы" останется второстепенной.