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

Новая карта темной материи может наконец раскрыть космическую тайну.

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.

Важно

Взрывоопасная заначка. Ученые нашли темную материю в неожиданном месте: что говорит теория

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.

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.

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.