Вычисления на компьютерах добровольцев помогли взвесить разрушенную Млечным Путем галактику

Астрономы определили массу карликовой галактики, которая более трех миллиардов лет назад была разорвана приливными силами Млечного Пути и образовала звездный поток, названный «Потоком-сиротой». В этом им помогли добровольцы из проекта MilkyWay@home, предоставившие свои компьютеры для проведения огромного количества моделирований процесса слияния двух галактик. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

На сегодняшний день открыто несколько десятков карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути. Многие из них в течение нескольких миллиардов лет разрушаются и растягиваются приливными силами нашей галактики, порождая длинные потоки звезд и газа. Таким образом, данные системы играют для ученых роль зондов для оценки распределения массы в Млечном Пути, в том числе и темной материи, а также картирования гравитационного поля галактики. 

В 2006 году был обнаружен новый звездный поток, получивший обозначение «Поток-сирота» (Orphan Stream или Orphan-Chenab Stream), так как видимого прародителя найдено не было. Он содержит старые звезды с низким содержанием металлов (химических элементов тяжелее водорода и гелия) и по традиции интерпретируется как возможный приливный поток, созданный из вещества бывшей карликовой галактики-спутника Млечного Пути. При этом оценки массы галактики-прародителя в разных исследованиях колеблются от 10⁵ до 10⁹  масс Солнца. 

Группа астрономов во главе с Хайди Ньюберг (Heidi Jo Newberg) из Политехнического института Ренсселера опубликовала оценки массы и радиального профиля звезд и темной материи в галактике-прародителе «Потока-сироты», которые были получены благодаря проекту распределенной системы добровольных вычислений MilkyWay@home, что позволяло создать распределенный суперкомпьютер производительностью 1,5 петафлопса. Ученые при помощи моделирования N-тел создали большую группу моделей карликовых галактик различной массы и формы. Каждая карликовая галактика помещалась в гравитационное поле Млечного Пути и эволюционировала в течение заданного периода времени, образуя приливный поток. Затем смоделированный приливный поток сравнивался с измеренным распределением звезд в «Потоке-сироте» по данным наземных обзоров неба.

Общая масса прародителя «Потока-сироты» была оценена в 2×10⁷ масс Солнца в пределах 300 парсек от центра галактики. В пределах этого радиуса содержалось 1,6×10⁵ масс Солнца в виде барионной материи и 9,2×10⁵ масс Солнца в виде темной материи, отношение масса/светимость для галактики составило 73,5. Слияние с Млечным Путем прародителя началось около 3,63 миллиарда лет назад. Значение массы прародителя потока меньше предполагаемой минимальной массы ультратусклых карликовых галактик и, если она подтвердится в ходе дальнейших исследований, то можно будет пересмотреть возможный диапазон масс таких карликовых галактик.

Ранее мы рассказывали о том, как проект распределенных вычислений Einstein@Home помог найти новый пульсар-«черную вдову».

Александр Войтюк