ตามการศึกษาใหม่ที่นำโดยมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย นักดาราศาสตร์ริเวอร์ไซด์กล่าวว่า subhalo สสารมืดที่ทำปฏิกิริยาโต้ตอบในตัวเองที่ยุบตัวในแกนกลางมีส่วนทำให้เกิดเดือยและช่องว่างที่แปลกประหลาดซึ่งพบได้ใน GD-1 ซึ่งเป็นกระแสดาวฤกษ์ภายในรัศมีดาราจักรของทางช้างเผือก .
GD-1 แสดงโครงสร้างเดือยและช่องว่างที่อาจเป็นผลจากการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างย่อยที่หนาแน่น เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์
กระแสดาวฤกษ์คือกลุ่มดาวฤกษ์ที่เคลื่อนที่รวมกันไปตามวิถีโคจรร่วมกัน
ช่องว่างหมายถึงดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าปกติตามกระแสน้ำ ในขณะที่เดือยคือดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นมากเกินไปซึ่งยื่นออกไปด้านนอกจากส่วนหลักของกระแสน้ำ
เนื่องจากสสารมืดควบคุมการเคลื่อนที่ของธารดวงดาว นักดาราศาสตร์จึงสามารถใช้มันเพื่อติดตามสสารมืดที่มองไม่เห็นในกาแลคซีได้
รัศมีของทางช้างเผือกเป็นบริเวณทรงกลมคร่าวๆ รอบดาราจักรของเรา มีสสารมืดและขยายออกไปเลยขอบที่มองเห็นได้ของดาราจักร
นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าลักษณะเดือยและช่องว่างของกระแสดาวฤกษ์ GD-1 ไม่สามารถเชื่อได้ง่ายจากอิทธิพลโน้มถ่วงของกระจุกดาวทรงกลมหรือกาแลคซีบริวารของทางช้างเผือก
อย่างไรก็ตาม ลักษณะเหล่านี้สามารถอธิบายได้ด้วยวัตถุก่อกวนที่ไม่รู้จัก เช่น รัศมีย่อย
แต่ความหนาแน่นของวัตถุจะต้องสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้โดยรัศมีย่อยของสสารมืดเย็น (CDM) แบบดั้งเดิมอย่างมาก
“โดยทั่วไปแล้ว subhalos ของ CDM ขาดความหนาแน่นที่จำเป็นในการสร้างคุณสมบัติที่โดดเด่นที่พบในกระแส GD-1” ศาสตราจารย์ Hai-Bo Yu จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียกล่าว
อย่างไรก็ตาม การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่ารัศมีย่อยของสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์กับตัวเอง (SIDM) ที่ยุบตัวสามารถบรรลุความหนาแน่นที่จำเป็นได้"
“รัศมีย่อยที่มีขนาดกะทัดรัดเช่นนี้จะมีความหนาแน่นเพียงพอที่จะแผ่อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่จำเป็นต่อการพิจารณาการรบกวนที่สังเกตได้ในกระแส GD-1”
CDM ซึ่งเป็นทฤษฎีสสารมืดที่มีอยู่ทั่วไป ถือว่าอนุภาคสสารมืดไม่มีการชนกัน
SIDM ซึ่งเป็นรูปแบบทางทฤษฎีของสสารมืด เสนออนุภาคของสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์ในตัวเองผ่านพลังแห่งความมืดใหม่
ในการศึกษาของพวกเขา ศาสตราจารย์ Yu และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้การจำลองเชิงตัวเลขที่เรียกว่าการจำลอง N-body เพื่อจำลองพฤติกรรมของ subhalo SIDM ที่ยุบตัว
“การค้นพบของทีมเรานำเสนอคำอธิบายใหม่เกี่ยวกับลักษณะเดือยและช่องว่างที่สังเกตได้ใน GD-1 ซึ่งเชื่อกันมานานแล้วว่าบ่งชี้ถึงการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับวัตถุหนาแน่น” ศาสตราจารย์หยูกล่าว
ในสถานการณ์ของเรา ผู้ก่อกวนคือ subhalo SIDM ซึ่งขัดขวางการกระจายตัวของดาวฤกษ์ในกระแสดาวฤกษ์ในอวกาศและความเร็ว และสร้างลักษณะพิเศษที่เราเห็นในกระแสดาวฤกษ์ GD-1"
การค้นพบนี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืดด้วย
“งานนี้เปิดช่องทางใหม่ที่น่าหวังในการตรวจสอบคุณสมบัติการมีปฏิสัมพันธ์ในตัวเองของสสารมืดผ่านกระแสดาวฤกษ์” ศาสตราจารย์หยูกล่าว
“มันเป็นก้าวที่น่าตื่นเต้นในการทำความเข้าใจเรื่องสสารมืดและพลวัตของทางช้างเผือก”
ที่ศึกษาปรากฏในจดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
-
ซิงหยู่ จางและคณะ- 2025 GD-1 Stellar Stream Perturber เป็นรัศมีสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์ในตัวเองที่ยุบตัวลงเอพีเจแอล978, L23; สอง: 10.3847/2041-8213/ada02b
