Studium temné hmoty je notoricky obtížné. Pro astronomy je v podstatě neviditelný, protože ho nelze vidět přímo. Astronomové tedy spoléhají na efekty, jako je gravitační čočka světla, aby zmapovali jeho přítomnost ve vesmíru. Tato metoda funguje dobře pro jiné galaxie, ale ne tak dobře pro naši vlastní. Při mapování temné hmoty v Mléčné dráze se většinou spoléháme na pohyby hvězd v naší galaxii. Protože temná hmota gravitačně přitahuje pravidelnou hmotu, metoda funguje dobře pro oblasti galaxie, kde jsou hvězdy. Bohužel většina hvězd leží podél galaktické roviny, což ztěžuje mapování temné hmoty nad a pod touto rovinou. Nedávná studie však navrhuje způsob, jak zmapovat více temné hmoty naší galaxie pomocí uprchlých hvězd.
Většina hvězd v Mléčné dráze je gravitačně vázaný . To znamená, že stráví celý svůj život v Mléčné dráze. Mohou se pohybovat kolem galaxie, obíhajíc galaktický střed jako naše Slunce, ale nepohybují se dostatečně rychle, aby vůbec unikli gravitační síle galaxie. Ale některé hvězdy mají dostatečnou rychlost na to, aby utekly. Jsou známé jako uprchlé hvězdy, popř hyperrychlostní hvězdy . Buď díky blízkému setkání s černou dírou, nebo možná supernovou, nabraly obrovskou rychlost a jsou na cestě k opuštění Mléčné dráhy. Naštěstí pro tuto nejnovější studii mají hyperrychlostní hvězdy často cestu, která je odvádí pryč z galaktické roviny. Můžeme tedy studovat, jak je temná hmota ovlivňuje, abychom zmapovali temnou hmotu v naší galaxii.
Myslíme si, že temná hmota obklopuje Mléčnou dráhu v halu. Kredit: L Jaramillo a O Macias, Virginia Tech
Má to však háček. Rychlost každé hyperrychlostní hvězdy závisí většinou na interakci, která je nakopla. Nemůžeme se jednoduše podívat na hvězdu a říci, čím rychleji se pohybuje, tím méně temné hmoty je poblíž. Místo toho se tým podíval na rozložení rychlostí a směrů hyperrychlosti, aby poskytl statistický pohled na temnou hmotu. Takže pokud *statisticky* hyperrychlostní hvězdy mají tendenci se pohybovat v určitém směru pomaleji, může to vypovídat o rozložení temné hmoty.
Bohužel existuje jen několik desítek známých hyperrychlostních hvězd, což nestačí k vytvoření dobré mapy temné hmoty. Tým tedy vytvořil simulovaný vzorek hyperrychlostních hvězd na základě toho, zda temná hmota obklopuje Mléčnou dráhu v kouli, zploštělém elipsoidu a dalších tvarech. Zjistili, že vzorky, které v současnosti máme, jsou v souladu se symetrickým rozložením temné hmoty (koule nebo elipsoid) a že tvar by mohl být dále upřesněn na vzorku pouze 400 – 800 hyperrychlostních hvězd. To je mnohem více, než v současnosti máme, ale nové dalekohledy a průzkumy oblohy by tato čísla měly v budoucnu zjistit.
Hyperrychlostní hvězdy nejsou jediným nástrojem, který máme k mapování temné hmoty v galaxii, ale jak tato studie ukazuje, mohou být mocným nástrojem. Dává nám to další motivaci najít a sledovat tyto hvězdy s rychlostí. Mohli by nás naučit ještě jednu lekci, než navždy opustí Mléčnou dráhu.
Odkaz:Gallo, Arianna a kol. “ Sondování tvaru halo temné hmoty Mléčné dráhy pomocí hyperrychlostních hvězd: nová metoda .'arXiv předtiskarXiv: 2111,09657 (2021).
