Разделы
Материалы

Загадочное вещество. Астрономы увидели сгустки темной материи шириной до 30 000 световых лет (фото)

Андрей Кадук
Фото: E R Fuller/National Science Foundation | Загадочное вещество. Астрономы увидели сгустки темной материи шириной до 30 000 световых лет

Новая карта темной материи может наконец раскрыть космическую тайну.

Ученые нанесли на карту распределение темной материи вдоль прямой линии в пространстве с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде, и это может помочь нам приблизиться к пониманию того, что на самом деле представляет собой темная материя, пишет Universe Today.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Темная материя и гравитационное линзирование

Темная материя остается загадкой для ученых. Хотя еще нет определенного представления о том, из чего состоит эта материя, астрономы получают больше информации о ее распространении во Вселенной. Поскольку мы не можем увидеть темную материю напрямую, ученым наблюдателям приходится использовать косвенные методы для ее обнаружения. Один из способов — это гравитационное линзирование. Поэтому ученые использовали свет очень далекой галактики, чтобы составить карту распределения темной материи. Свои результаты они опубликовали в издании The Astrophysical Journal.

Ученые использовали радиотелескоп ALMA, чтобы наблюдать, как свет из далекой галактики искривляется и увеличивается, проходя через мощное гравитационное поле соседней массивной галактики. Астрономы часто используют гравитационное линзирование, чтобы увидеть далекие, тусклые объекты. Но авторы искали вещество, которое невозможно увидеть ни при каком искажении — темную материю.

Темная материя, связанная с линзирующей галактикой, показана бледно-голубым и белым цветом. Темная материя в межгалактическом пространстве показана оранжевым цветом. Сплошные линии показывают пути радиоволн, которые искривляются под действием гравитации. Пунктирные линии показывают видимые наблюдаемые положения линзированных изображений
Фото: ALMA

Чтобы увидеть свет далекого квазара (это самые яркие галактики во Вселенной), расположенного на расстоянии в 11 млрд световых лет от нас использовалась более близкая к нам галактика MG J0414+534. Когда свет квазара проходит через эту галактику, он увеличивается, искажается и разделяется на четыре изображения.

Проанализировав данные, ученые обнаружили на изображениях некоторые странные аномалии. На самом деле это колебания распределения темной материи на линии наблюдения между нами и квазаром. Гравитационная линза увеличила эти колебания, и анализ данных позволил нанести на карту колебания в масштабе 30 000 световых лет.

Холодная и горячая темная материя

Темная материя составляет около 27% массы нашей Вселенной, еще 68% составляет темная энергия, а остальные 5% — это обычная материя, но физики до сих пор не знают, что такое темная материя на самом деле. Единственный способ взаимодействия темной материи с обычной материей — это гравитация, которая играет важную роль в формировании структур, которые мы видим во Вселенной, от карликовых галактик до сверхскоплений галактик.

  • Одна из теорий говорит, что темная материя состоит из частиц, которые летят в пространстве почти со скоростью света. Если эта теория, известная как теория горячей темной материи, верна, то самые распространенные частицы во Вселенной — нейтрино — могут быть формой темной материи. Поскольку нейтрино не взаимодействуют со светом, а с другой материей они взаимодействуют только через гравитационное и слабое взаимодействие.
  • Другая теория, названная теорией холодной темной материи, говорит, что темная материя состоит из частиц, которые летят в пространстве намного медленнее. Это значит, что темная материя может быть скоплением маленьких черных дыр, которые появились в первую секунду после Большого взрыва. Холодная темная материя также может состоять из совершенно нового типа элементарных частиц: или аксионов, или вимпов.
Бело-синий цвет представляет собой гравитационно-линзированные изображения, наблюдаемые ALMA. Рассчитанное распределение темной материи показано оранжевым цветом. Более яркие области указывают на более высокие концентрации темной материи, а темно-оранжевые области указывают на более низкие концентрации
Фото: ALMA

Важные результаты исследования

Сейчас ученые более склоняются к холодной темной материи, поскольку она, кажется, объясняет структуру Вселенной лучше, чем горячая темная материя. Если темная материя холодная, то маленькие объекты должны расти, сливаться вместе и образовывать более крупные объекты и структуры и это то, что мы наблюдаем в космосе.

Но есть еще несколько причин, по которым то, что мы на самом деле видим во Вселенной, не соответствует тому, что предсказывает теория, особенно в малых масштабах. В масштабе, превышающем 3,25 миллиона световых лет, холодная темная материя кажется наиболее подходящей. Но если уменьшить масштаб, то появляются проблемы. Это может означать, что темная материя не является ни горячей, ни холодной, а является теплой темной материей.

Ученые измерили распределение темной материи в масштабе около 30 000 световых лет и говорят, что их результаты подтверждают теорию о том, что темная материя все-таки холодная. Авторы исследования пришли к выводу, что сгустки темной материи существуют внутри галактик, но также могут населять межгалактическое пространство. Для того, чтобы понять природу темной материи, ученым нужно изучить еще меньшие сгустки, чем шириной в 30 тысяч световых лет, но это исследование дает хорошее начало этой работе.

Фокус уже писал о том, сколько звезд можно увидеть в безлунную ночь невооруженным глазом. Все зависит от того, насколько темное небо, и от других ограничивающих факторов.