Наконец-то объяснено открытие двух «одинаковых» галактик в глубоком космосе

Галактики немного похожи на отпечатки пальцев или снежинки. Их много, и у них может быть много общих характеристик, но нет двух абсолютно одинаковых.

Итак, еще в 2013 году, когда были обнаружены две одинаковые галактики в отдаленном уголке Вселенной, астрономы оказались сбиты с толку.

Теперь ученые раскрыли тайну этих странных «идентичных объектов» — и ответ может иметь значение для понимания темной материи.

Объект, который теперь называется «Объект Гамильтона», был случайно обнаружен астрономом Тимоти Гамильтоном из Университета Шони по данным, полученным космическим телескопом Хаббл почти десять лет назад.

Две галактики имели одинаковую форму и имели одинаковые почти параллельные темные полосы, пересекающие галактическую выпуклость — центральную область галактики, где находится большинство звезд.

«Мы были действительно в тупике», — сказал Гамильтон. «Моя первая мысль заключалась в том, что они взаимодействуют между галактиками с приливно вытянутыми рукавами. Это не совсем подходило, но я не знал, что еще думать».

Только в 2015 году появился более правдоподобный ответ. Астроном Ричард Гриффитс из Гавайского университета, увидев, как Гамильтон представляет свой объект на встрече, предположил, что причиной может быть гравитационное линзирование.

Это явление возникает исключительно в результате случайного совмещения массивных объектов в космосе. Если массивный объект находится прямо между нами и более удаленным объектом, возникает эффект увеличения из-за гравитационного искривления пространства-времени вокруг более близкого объекта.

Любой свет, который затем проходит через это пространство-время, следует кривизне и попадает в наши телескопы искаженным в разной степени, но также часто увеличенным и дублированным.

Это имело гораздо больше смысла, чем две идентичные галактики, особенно когда Гриффитс обнаружил еще одну копию галактики (как видно на иллюстрации ниже).

Однако осталась огромная проблема: что вызывает гравитационную кривизну? Поэтому Гриффитс и его команда приступили к поиску объекта, достаточно массивного, чтобы вызвать эффект линзирования.

И они его нашли. Между нами и Объектом Гамильтона скрывается скопление галактик, которое было плохо задокументировано. Обычно эти открытия идут другим путем — сначала идентифицируют скопление, а затем астрономы ищут позади него линзовые галактики.

Работа команды показала, что объект Гамильтона находится на расстоянии около 11 миллиардов световых лет, а работа другой команды показала, что скопление находится на расстоянии около 7 миллиардов световых лет.

Исследователи определили, что сама галактика представляет собой спиральную галактику с перемычкой, обращенной к нам краем, в которой происходит неравномерное звездообразование. Компьютерное моделирование затем помогло определить, что три дублированных изображения могли быть получены только в том случае, если распределение темной материи будет плавным на малых масштабах.

Два идентичных снимка возникли, потому что они охватывают «рябь» в пространстве-времени — область наибольшего увеличения, создаваемую гравитацией нити темной материи. Считается, что такие нити соединяют Вселенную в огромную невидимую космическую паутину, соединяя галактики и скопления галактик и подпитывая их газообразным водородом.

Но мы на самом деле не знаем, что такое темная материя, поэтому любое новое открытие, которое позволяет нам отобразить, где она находится, как она распределяется и как влияет на пространство вокруг себя, — это еще одна капля доказательств, которая в конечном итоге поможет нам разгадать загадку.

Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.