Модели подтвердили устойчивость «годичных колец» в резонансе бара Млечного Пути

В центре Млечного Пути находится бар — вытянутая звёздная перемычка. Такая структура есть более чем у двух третей близких дисковых галактик. Через динамическое трение бар отдаёт момент импульса гало тёмной материи и поэтому со временем вращается медленнее. В моделях модифицированной гравитации без тёмной материи скорость вращения бара почти не меняется. Поэтому замедление бара можно использовать как проверку существования тёмного гало.

Ранее Римпэй Тиба (Rimpei Chiba) с соавторами предсказали, какой след оставляет это замедление. Резонанс коротации — область, где звёзды обращаются вокруг центра синхронно с баром. Когда бар тормозится, резонанс смещается наружу, разрастается и захватывает звёзды на своём пути. Звёзды, пойманные раньше во внутреннем диске, оказываются ближе к центру резонанса, а пойманные позже — у его границы, как годичные кольца дерева. Металличность звёзд при этом должна расти к центру резонанса. Такой тренд нашли в данных Gaia и истолковали как признак замедления бара. Однако само предсказание проверялось только в идеализированных моделях, где на звёзды действует один бар.

Рукава, спутник и шум

В новой работе в The Astrophysical Journal Тиба, Митико Фудзии, Дзюнъити Баба, Джон Дубински и Ральф Шёнрих рассчитали самосогласованные N-body-модели галактики, похожей на Млечный Путь. Всего было четыре набора моделей:

• с «живым» гало, которое может отбирать у бара момент импульса;

• со статичным гало;

• с живым гало и карликовой галактикой в Стрельце;

• с тем же спутником, но с массой на порядок больше реалистичной.

Карликовая галактика в Стрельце, по имеющимся оценкам, сильнее всех спутников возмущала диск за последние примерно 8 млрд лет. В моделях её добавляли через 7 млрд лет модельного времени, когда бар уже сформировался.

Спиральные рукава, сближения со спутником, колебания скорости вращения бара и численный шум размывают распределение звёзд. Несмотря на это, структура «годичных колец» сохранилась в пространстве медленных переменных «угол — действие». Авторы считают её надёжным признаком замедления бара. По их выводу, обнаружение такой структуры в Млечном Пути указывает на гало тёмной материи, которое забрало у бара момент импульса.