Загадкова речовина. Астрономи побачили згустки темної матерії шириною до 30 000 світлових років (фото)

Вчені нанесли на карту розподіл темної матерії вздовж прямої лінії в просторі з більш високою роздільною здатністю, ніж будь-коли раніше, і це може допомогти нам наблизитися до розуміння того, що насправді являє собою темна матерія, пише Universe Today.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Темна матерія і гравітаційне лінзування

Темна матерія залишається загадкою для вчених. Хоча ще немає певного уявлення про те, з чого складається ця матерія, астрономи отримують більше інформації про її поширення у Всесвіті. Оскільки ми не можемо побачити темну матерію безпосередньо, вченим спостерігачам доводиться використовувати непрямі методи для її виявлення. Один зі способів — це гравітаційне лінзування. Тому вчені використовували світло дуже далекої галактики, щоб скласти карту розподілу темної матерії. Свої результати вони опублікували у виданні The Astrophysical Journal.

Вчені використовували радіотелескоп ALMA, щоб спостерігати, як світло з далекої галактики викривляється і збільшується, проходячи через потужне гравітаційне поле сусідньої масивної галактики. Астрономи часто використовують гравітаційне лінзування, щоб побачити далекі, тьмяні об'єкти. Але автори шукали речовину, яку неможливо побачити за жодного спотворення — темну матерію.

Щоб побачити світло далекого квазара (це найяскравіші галактики у Всесвіті), розташованого на відстані 11 млрд світлових років від нас, використовувалася ближча до нас галактика MG J0414+534. Коли світло квазара проходить через цю галактику, воно збільшується, спотворюється і розділяється на чотири зображення.

Проаналізувавши дані, вчені виявили на зображеннях деякі дивні аномалії. Насправді це коливання розподілу темної матерії на лінії спостереження між нами і квазаром. Гравітаційна лінза збільшила ці коливання, і аналіз даних дозволив нанести на карту коливання в масштабі 30 000 світлових років.

Холодна і гаряча темна матерія

Темна матерія становить приблизно 27% маси нашого Всесвіту, ще 68% становить темна енергія, а решта 5% — це звичайна матерія, але фізики досі не знають, що таке темна матерія насправді. Єдиний спосіб взаємодії темної матерії зі звичайною матерією — це гравітація, яка відіграє важливу роль у формуванні структур, які ми бачимо у Всесвіті, від карликових галактик до надскупчень галактик.

• Одна з теорій говорить, що темна матерія складається з частинок, які летять у просторі майже зі швидкістю світла. Якщо ця теорія, відома як теорія гарячої темної матерії, правильна, то найпоширеніші частинки у Всесвіті — нейтрино — можуть бути формою темної матерії. Оскільки нейтрино не взаємодіють зі світлом, а з іншою матерією вони взаємодіють тільки через гравітаційну і слабку взаємодію.
• Інша теорія, названа теорією холодної темної матерії, говорить, що темна матерія складається з частинок, які летять у просторі набагато повільніше. Це означає, що темна матерія може бути скупченням маленьких чорних дір, які з'явилися в першу секунду після Великого вибуху. Холодна темна матерія також може складатися з абсолютно нового типу елементарних частинок: або аксіонів, або вімпів.

Важливі результати дослідження

Наразі вчені більше схиляються до холодної темної матерії, оскільки вона, здається, пояснює структуру Всесвіту краще, ніж гаряча темна матерія. Якщо темна матерія холодна, то маленькі об'єкти повинні рости, зливатися разом і утворювати більші об'єкти і структури, і це те, що ми спостерігаємо в космосі.

Але є ще кілька причин, через які те, що ми насправді бачимо у Всесвіті, не відповідає тому, що пророкує теорія, особливо в малих масштабах. У масштабі, що перевищує 3,25 мільйона світлових років, холодна темна матерія здається найбільш підходящою. Але якщо зменшити масштаб, то з'являються проблеми. Це може означати, що темна матерія не є ні гарячою, ні холодною, а є теплою темною матерією.

Учені виміряли розподіл темної матерії в масштабі близько 30 000 світлових років і кажуть, що їхні результати підтверджують теорію про те, що темна матерія все-таки холодна. Автори дослідження дійшли висновку, що згустки темної матерії існують усередині галактик, але також можуть населяти міжгалактичний простір. Для того, щоб зрозуміти природу темної матерії, вченим потрібно вивчити ще менші згустки, ніж завширшки в 30 тисяч світлових років, але це дослідження дає гарний початок цій роботі.

Фокус уже писав про те, скільки зірок можна побачити в безмісячну ніч неозброєним оком. Усе залежить від того, наскільки темне небо, і від інших обмежувальних чинників.