Есть ли у Млечного Пути галактики-спутники из темной материи?

На самом деле это проблема между моделированием формирования структуры и наблюдениями в паре различных массовых масштабов. И галактики, и скопления галактик, по-видимому, имеют почти на порядок больше спутников, чем на самом деле наблюдается. Проблема получила название «проблема пропавшего спутника» или проблема карликовой галактики .

Люди задавались вопросом, а что, если эти карликовые галактики просто недостаточно массивны, чтобы гравитационно притягивать достаточно газа, чтобы их можно было увидеть? Были проделаны некоторые интересные идеи и проведена работа, чтобы определить, существуют ли эти структуры на самом деле ( Юн, Джонстон и Хогг — Комковые потоки из комковатого ореола: обнаружение пропавших без вести спутников с холодными звездными структурами ). Кроме того, Бет Уиллман проделала интересную работу по обнаружению наименее светящихся галактик (карликовых галактик-компаньонов Млечного Пути). Другими словами, вполне возможно, что внутри этих субструктур есть небольшие скопления звезд, пыли и газа, которые настолько тусклые, что мы не можем их обнаружить, если не присмотримся повнимательнее.

Я должен также добавить, что люди пошли на многое и в другом направлении. То есть увидеть, как изменить свойства темной материи, чтобы избавиться от симуляций структур в этом конкретном масштабе (см. Самодействующая темная материя ).

Космологическая модель LCDM — очень надежная и хорошо поддерживаемая модель нашей Вселенной в масштабах около 1 Мпк и больше. Некоторые несоответствия действительно существуют, и проблема пропавшего спутника является лишь одним из них.

Бойлан-Колчин и др. упомянуть многие из тех же вещей, которые были комментариями к моему вопросу:

Более плотные субгало производят большую светимость в результате аннигиляции темной материи.

(см. рис. 5 для их смоделированных результатов),

Темные субгало могут содержать по крайней мере некоторые из недавно открытых сверхслабых галактик, все из которых имеют светимость ниже 10$^5$солнечные светимости. Кинематические ограничения отдают предпочтение массам и плотности ультраслабых объектов, которые указывают на довольно массивные субгало... хотя и с большими неопределенностями в настоящее время.

Таким образом, большие субгало могут быть «темными» только потому, что в них находятся галактики меньшего размера, чем мы ожидаем.

В этой статье также предлагается более гравитационно-ориентированный подход:

Альтернативный метод обнаружения может заключаться в приливном влиянии субгало на HI-диск MW.

В этой статье Chakrabarti et al. обсуждает использование наблюдаемых приливных возмущений в галактике для определения как массы, так и положения возмущающего тела. Из аннотации:

Мы описываем текущую работу над новым методом, позволяющим приблизительно определять массу и относительное положение (по галактоцентрическому радиусу и азимуту) галактических спутников исключительно на основе анализа наблюдаемых возмущений в газовых дисках... (наблюдаемые нами галактики) охватывают варьируются от компаньона с очень малой массой (одна сотая масса первичной галактики) до довольно массивного компаньона (одна треть массы первичной галактики). Этот подход имеет широкое применение во многих областях астрофизики — для косвенного обнаружения темной материи (или карликовых галактик, в которых преобладает темная материя) . (выделение добавлено)

Отношение масс Млечного Пути к его самому большому спутнику (Большому Магелланову Облаку) составляет около 100; до следующего по величине спутника (Малое Магелланово Облако), около 200. Таким образом, галактика-спутник из темной материи большего размера, чем эти (как предсказывает моделирование Бойлана-Колчина и др.), должна находиться в пределах предела обнаружения процесса, используемого в Чакрабарти и др. бумаге (они смогли точно обнаружить спутник с соотношением первичной галактики/спутника, равным 100). Когда мы говорим о широкомасштабных обзорах неба, таких как SDSS, возможно, удастся найти эти приливные возмущения в нашей собственной галактике, и, если возмущение не связано с какими-либо известными спутниками, мы сможем определить местоположение и масса невидимого объекта, который, вероятно, будет галактикой-спутником из темной материи.

Я думаю, что это самое близкое к ответу, которое мы можем получить прямо сейчас, если только не будут проведены какие-либо дополнительные исследования, о которых я не упомянул. Ни один из этих методов еще не дал каких-либо окончательных результатов (или, вероятно, даже еще не использовался для этой цели) относительно того, есть ли у Млечного Пути партнерская галактика из темной материи. Нам придется просто подождать и посмотреть.