Темная материя вокруг Млечного Пути оказалась сплюснутой в блин

Международная группа астрофизиков под руководством ученых из Университета Гронингена (Нидерланды) обнаружила, что распределение темной материи в окрестностях Местной группы галактик имеет форму гигантского блина, или «листа». Это открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, разрешает противоречие длиной в 65 лет между наблюдаемым спокойным расширением Вселенной вблизи Млечного Пути и теоретическими предсказаниями.

Тайна «тихого» потока

Еще в 1959 году астрономы заметили странность: галактики в окрестностях Млечного Пути и Туманности Андромеды (M31) движутся удивительно медленно и упорядоченно. Этот «тихий поток Хаббла» не соответствовал расчетам — гравитация массивных галактик должна была сильнее возмущать движения соседей.

«На протяжении десятилетий это оставалось загадкой, — объясняет ведущий автор исследования Эвуд Вемпе, аспирант Каптейнского астрономического института Университета Гронингена. — Модели либо предсказывали слишком быстрые движения галактик, либо требовали, чтобы вокруг Местной группы вообще не было темной материи, что невозможно в рамках стандартной космологической модели».

Тысяча симуляций Местной группы

Чтобы разобраться в парадоксе, команда ученых использовала сложный метод байесовского моделирования BORG (Bayesian Origin Reconstruction from Galaxies), разработанный соавторами исследования. Они создали 169 вариантов начальных условий Вселенной, которые после 13,8 миллиардов лет эволюции приводили к формированию структур, похожих на нашу Местную группу.

«Мы не просто подгоняли параметры, — поясняет профессор Саймон Уайт из Института астрофизики Общества Макса Планка (Германия), соавтор исследования. — Мы требовали от моделей одновременного соответствия десяткам наблюдательных ограничений: массами Млечного Пути и Андромеды, их относительной скоростью, положениями 31 изолированной галактики в пределах 4 миллионов световых лет».

Результат оказался неожиданным. Чтобы одновременно удовлетворить всем ограничениям, темная материя в окрестностях Местной группы должна распределяться не сферически, как предполагали упрощенные модели, а в виде гигантского сплюснутого «листа» толщиной около 1,6 миллиона световых лет, простирающегося как минимум на 10 миллионов световых лет.

«Эта конфигурация зеркально отражает структуру, которую астрономы видят в распределении ярких галактик, — комментирует профессор Амина Хельми, также из Университета Гронингена, обладательница премии Спинозы. — То, что мы называем Местным Листом, действительно существует, и теперь мы показали, что темная материя распределена так же».

Ключевым доказательством стало расположение 31 галактики-маяка, по которым ученые калибровали модель. Все они лежат в плоскости этого «блина». Именно поэтому их движения кажутся такими спокойными — гравитация плоской структуры устроена иначе, чем сферической.

«В сферической модели сила гравитации зависит только от массы внутри сферы, — объясняет Вемпе. — В плоской системе масса, расположенная дальше в той же плоскости, создает внешнее притяжение, которое частично компенсирует притяжение к центру. Поэтому галактики в плоскости движутся медленнее».

Предсказание: падение на «блин» с полюсов

Модель предсказывает эффект, который пока не наблюдался напрямую: с полюсов этой гигантской структуры вещество должно падать на «блин» со скоростями до 100 км/с и более. Однако в пределах 5 миллионов световых лет от нас таких галактик пока не найдено.

«Это проверяемое предсказание, — подчеркивает Уайт. — Если мы найдем изолированные карликовые галактики на высоких широтах, они должны двигаться к плоскости Местного Листа гораздо быстрее, чем те, что лежат в самой плоскости».

Исследователи также учли недавние данные о влиянии Большого Магелланова Облака на движение Млечного Пути. Оказалось, что их модель автоматически учитывает этот эффект, поскольку он влияет на среднюю скорость гало темной материи.

«Некоторые критики могли бы сказать, что мы упустили эффект Магелланова Облака, — отмечает Вемпе. — Но наши расчеты показывают, что он учтен правильно и не противоречит наблюдениям».

Работа демонстрирует, что стандартная космологическая модель (ΛCDM) успешно объясняет наблюдаемую картину, если отказаться от упрощенного сферически-симметричного подхода.

«Наше исследование — еще одно подтверждение того, что ΛCDM работает, — заключает Хельми. — Просто Вселенная устроена сложнее, чем мы думали. Темная материя не образует идеальные сферы вокруг галактик — она собирается в сложные, сплюснутые структуры, которые мы только начинаем по-настоящему понимать».

Статья: Wempe, E., White, S.D.M., Helmi, A. et al. The mass distribution in and around the Local Group. Nature Astronomy (2026).