RW Space

В результате удивительного гравитационного исследования астрономы обнаружили таинственный плотный сгусток невидимой материи, встроенный в галактику, свету которой потребовалось 7,3 миллиарда лет, чтобы достичь нас.

Точно, чем именно может быть этот сгусток, в настоящее время остается открытым вопрос, но он абсолютно крошечный для того расстояния, на котором он был обнаружен – всего примерно в миллион раз больше массы Солнца. Это самый маленький объект, который можно найти с учетом гравитации на больших космических расстояниях, примерно в 100 раз.

«Это объект с наименьшей массой, известный нам (на два порядка), который можно обнаружить на космологическом расстоянии благодаря гравитационному эффекту», — объясняет группа под руководством астрофизика Девона Пауэлла из Института астрофизики Макса Планка в Германии.

«Эта работа демонстрирует наблюдательную возможность использования гравитационных изображений для исследования режима массы в миллион солнечных масс далеко за пределами нашей локальной Вселенной».

По теме: Таинственная темная материя нанесена на карту в космосе, как никогда раньше

Основываясь на наших наблюдениях за Вселенной, существует нечто, что не излучает свет и взаимодействует с остальной частью Вселенной только посредством гравитации.

Мы называем это темной материей, и есть несколько возможных объяснений того, что это может быть. Консистенция вещества – будь оно гладким или комковатым – может помочь ученым сузить круг вопросов. Однако, поскольку темная материя не излучает света, составить карту ее распределения сложно.

Это подводит нас к гравитации. Все во Вселенной, имеющее массу, заставляет пространство-время изгибаться вокруг себя — чем больше масса, тем больше кривизна пространства-времени. Представьте себе, что вы кладете, скажем, шар для боулинга на батут. Если вы катите шарик по растянутому батутному коврику, он будет следовать по изогнутой траектории вокруг шара для боулинга.

Теперь представьте, что шар для боулинга — это галактика, а шарик — фотон. Совокупность фотонов из далекой галактики, путешествующих через пространство-время, искаженное гравитацией более близкой галактики (шара для боулинга), достигнет нас растянутыми, искаженными и увеличенными. Это то, что мы называем гравитационной линзой.

Эти линзы — блестящий инструмент для изучения далекой Вселенной, поскольку они увеличивают глубокий космос так, как не могут технологии. Но астрономы также могут использовать этот растянутый и искаженный далекий свет для составления карты распределения материи в линзе на переднем плане.

Это то, что Пауэлл и его коллеги намеревались сделать, используя обширную сеть телескопов, включая телескоп Грин-Бэнк, решетку со сверхдлинной базой и европейскую интерферометрическую сеть со сверхдлинной базой, чтобы найти известную систему гравитационных линз под названием JVAS B1938+666.

Эта система состоит из галактики переднего плана со временем прохождения света около 7,3 миллиардов лет и более отдаленной галактики со временем прохождения света примерно 10,5 миллиардов лет, свет которой растянулся и увеличился в четыре раза под действием галактики переднего плана.

Одно из изображений линзованной галактики представляет собой яркую, размытую дугу света; в этой размазанной дуге исследователи обнаружили защемленную ямочку. Исследователи установили, что это сжатие не могло быть создано одной линзирующей галактикой. Вместо этого виновником должен быть сгусток массы, определение, сделанное с колоссальным уровнем достоверности 26 сигм.

«На первом изображении с высоким разрешением мы сразу же заметили сужение гравитационной дуги, что является верным признаком того, что мы на что-то наткнулись», — говорит астроном Джон МакКин из Университета Гронингена в Нидерландах.

«Между нами и нами всего лишь еще один небольшой сгусток массы. это может быть вызвано далекой радиогалактикой».

Масса не излучает света – ни в оптическом, ни в радио-, ни в инфракрасном диапазоне. Либо совсем темно, либо слишком тускло, чтобы что-то увидеть. Это означает, что это может быть несколько вещей. Главными кандидатами являются сгусток темной материи или карликовая галактика, излучающая слишком мало света, чтобы мы могли ее обнаружить.

Любой вариант в настоящее время правдоподобен, и необходимы дальнейшие исследовательские усилия, чтобы определить личность виновника.

«Учитывая чувствительность наших данных, мы ожидали найти по крайней мере один темный объект, поэтому наше открытие согласуется с так называемой «теорией холодной темной материи», согласно которой во многом наше понимание того, как формируются галактики, основано», — говорит Пауэлл.

«Найдя одну, теперь вопрос в том, сможем ли мы найти больше и будет ли их число по-прежнему соответствовать моделям».

Результаты подробно описаны в сопутствующих статьях, опубликованных в журналах Nature Astronomy и Monthly Notifications of the Royal Astronomical Society.