Темна матерія карликової галактики захована в деформації простанства-часу

Є кілька речей, які збуджують нас більше, ніж таємниці темної матерії і викривлення простору-часу, але коли вас загортають в приголомшливе зображення кільця Ейнштейна, ви знаєте, що перебуваєте в щось особливе.

У 2014 році Атакамскій Велика міліметрова / субміліметрова Решітка Array (ALMA) в Чилі спостерігала разючу космічну примху під час своєї кампанії Long Baseline. Вона побачила далеку галактику, спотворену до невпізнання за допомогою гравітаційного поля масивної галактики на передньому плані. Це так зване “кільце Ейнштейна”, назване на честь загальної теорії відносності Ейнштейна, яка передбачала, що простір-час можна зігнути наявністю потужного гравітаційного поля.

У цьому випадку на передньому плані знаходиться галактика перед більш віддаленій галактикою, розташованої приблизно в 12 мільярдах світлових років від Землі, в результаті чого світло далекої галактики викривляється, щоб пройти навколо викривленого простору-часу. Результатом був майже ідеальний коло галактичного світла, прийнятого ALMA в якості одного з найбільш яскравих прикладів гравітаційного лінзування. Гравітаційне лінзування поширене в спостереженнях глибоких космосу, коли масивні галактики і скупчення галактик, викривляють простір-час як податливий гумовий лист, часто створюючи “кривої” дзеркальний ефект, що спотворює спостерігаються форми далеких галактик, чий світло зробив безладний шлях через заплутаний просторово-часової пейзаж.

Але іноді, як виявилося в цьому прикладі, вирівнювання може бути настільки досконалим, що світло далекої галактики може бути деформований навколо симетричного переднього плану галактики, створюючи кільце, що нагадує полум’я свічки, що знаходиться за збільшувальним склом. Гравітаційні лінзи є природними збільшувальними лінзами Всесвіту і вони використовуються за допомогою космічного телескопа Хаббла, наприклад, для збільшення його спостережної сили в рамках проекту Frontier Fields.

Хоча це виглядає як досконале кільце, це приватна спостереження гравітаційної лінзи “SDP.81” має деякі крихітні спотворення кільця і астрономи використовували ці спотворення, щоб виявити наявність невидимої карликової галактики, розташованої в безпосередній близькості від більш масивною лінзірующей галактики. І ця крихітне скупчення зірок запаковано темною матерією.

“Ми можемо знайти ці невидимі об’єкти таким же чином, що ви можете побачити краплі дощу на вікні”, – сказав в заяві Яшар Хезавех зі Стенфордського університету, штат Каліфорнія. “Ви знаєте, що вони там, тому що вони спотворюють образ фонових об’єктів”. Краплі дощу тонко заломлювати світло, спотворюючи світло, що проходить через вікно; багато в чому таким же чином гравітаційне поле невидимої карликової галактики створює незначні спотворення в кільці Ейнштейна, розкриваючи свою присутність в крихітній деформації простору-часу.

Виявлення цього спотворення і розуміння того, що воно було пов’язане наявністю невидимою галактики не було легким завданням, і вимагало величезних обчислювальних витрат, вимагаючи, зокрема, час на одному з найпотужніших в світі суперкомп’ютерів, Національного наукового фонду Blue Waters.

Через свою близькість до більшої галактиці, її оціночної маси і відсутності оптичних даних, команда Хезавех думає, що вони знайшли дуже тьмяну карликову галактику, в якій домінує темна матерія.

За прогнозами, великі галактики повинні мати велике населення супутникових карликових галактик, але астрономічні дослідження можуть виявити тільки кілька прикладів. Наша галактика, як відомо, має близько 40 таких супутників, але моделі передбачають, що там повинні бути тисячі подібних.

“Така розбіжність між спостережуваними і передбаченими даними за кількістю супутників було однією з основних проблем в космології протягом майже двох десятиліть, деякі дослідники навіть називали це« кризою »”, – сказав член команди Ніл Далаль з Університету штату Іллінойс. “Якщо ці карликові об’єкти складаються з темної матерії, це може пояснити розбіжність, пропонуючи нове розуміння справжньої природи темної матерії”.

Тепер є надія, що багато інших гравітаційні лінзи можуть бути вивчені, для пошуку спотворень, викликаних іншими карликами з домінуванням темної матерії, і ми сподіваємося пояснити, звідки взялася така дивна невідповідність спостережень в порівнянні з теорією. Якщо ми зможемо зробити це, то, можливо, ми зможемо краще уточнити темні моделі матерії і перейти на крок ближче до розуміння того, чому темна матерія складає 85 відсотків всієї маси у Всесвіті.

Ссылка на основную публикацию