Астрономы стали свидетелями того, как темная материя вышла из-под контроля в эпическом столкновении скоплений галактик

Два гигантских скопления галактик, наблюдаемых в процессе столкновения, двигаются настолько сильно, что их темная материя фактически отделилась от обычной материи и улетела вперед.

Это похоже на отвязанный груз во время столкновения двух транспортных средств. Другие силы останавливают сами аппараты, но груз под действием импульса продолжает двигаться.

Это не первый случай, когда мы наблюдаем отделение темной материи от обычной материи в ходе гигантского космического столкновения. , но мы никогда не видели этого таким образом. И это открытие, как надеются ученые, может дать нам новые подсказки о поведении и свойствах загадочной темной материи, которая доминирует во Вселенной.

Темная материя — одна из величайших загадок Вселенной. Мы не знаем, что это такое; и мы не можем обнаружить это напрямую.

Но каким-то образом в космосе больше гравитации, чем мы ожидаем, исходя из «обычной» материи, которую мы можем обнаружить. Гораздо больше гравитации. Мы наблюдаем это в движении звезд и галактик, а также в том, как само пространство-время искривляется и деформируется под действием мощных гравитационных полей.

Согласно По расчетам учёных, только около 15 процентов материального баланса Вселенной составляет обычная материя. Остальные 85 процентов или около того — это невидимая, неприкосновенная темная материя, которая, кажется, взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации.

И она повсюду. Галактики с нормальной материей, такие как наша, существуют внутри гигантских сгустков темной материи. Обширные ее нити составляют то, что мы называем космической паутиной, гравитационно соединяющей галактики с галактиками, скопления с скоплениями, обеспечивая маршруты, по которым обычная материя может путешествовать, встречаться, сталкиваться и расти.

У обычной материи есть много других способов. взаимодействия с другими вещами, поэтому массивные события, такие как столкновения между скоплениями галактик, могут стать интересными. По большому счету, с галактиками внутри скоплений все будет в порядке, но во внутрископлении, межгалактическом пространстве существуют огромные облака газа, которые сталкиваются друг с другом, становясь горячими и турбулентными.

Это нормально. материя взаимодействует электромагнитно, и когда они испытывают удары и турбулентность, применяется тормозной эффект, заставляющий скопления замедляться. Но на темную материю не влияют эти замедляющие влияния, и она продолжает двигаться вперед, прежде чем в конечном итоге снова занять положение вокруг недавно объединенного скопления.

Сливающиеся скопления известны под общим названием MACS J0018.5+1626, и они ориентированы таким образом, что позволяют провести новое измерение скорости материи внутри них.

Предыдущее измерение было проведено при столкновении кластеров, которое мы наблюдаем сбоку; MACS J0018.5+1626 ориентирован так, что кажется, что одно скопление движется прямо к нам, а другое — прямо прочь.

Исследователи использовали разные методы для измерения скорости темной и нормальной материи.

Исследователи использовали разные методы для измерения скорости темной и нормальной материи.

Исследователи использовали разные методы для измерения скорости темной и нормальной материи.

p>

Скорость темной материи определялась путем измерения скорости галактик внутри скоплений на основе того, как свет растягивается или сжимается в сторону красного или синего цвета по мере удаления от нас или к нам. Это известно как доплеровский сдвиг, и это надежный способ измерения скорости в космосе.

Скорость галактик-членов скопления действует как показатель скорости темной материи, поскольку галактики и темная материя ведут себя одинаково во время столкновение кластера.

Чтобы измерить скорость внутрикластерной среды, команда использовала так называемый эффект Сюняева-Зельдовича. Это отчетливое искажение, наблюдаемое в фоновом свете Вселенной, вызванное электронами в объеме пространства. Поскольку эти электроны могут рассеивать свет, этот эффект можно использовать для определения плотности упаковки электронов.

Вторичный эффект можно наблюдать, если рассеивающая среда движется, и ученые могут проанализировать этот эффект, чтобы определить, как движется среда: как быстро и в каком направлении.

Это позволило исследователям определить скорость нормальной материи в скоплениях, наблюдая отчетливую разницу скоростей между ней и темной материей, как показало исследование галактик.

Это очень тщательная работа астрофизической науки, которая может помочь нам в наших поисках точного понимания того, что такое, черт возьми, темная материя.

«Это исследование является отправной точкой для более детальные исследования природы темной материи», — говорит Силич. «У нас есть новый тип прямого зонда, который показывает, чем темная материя ведет себя иначе, чем обычная материя».

Результат исследования был опубликован в Астрофизическом журнале.