Астрономы обнаружили загадочный объект, искажающий пространство и время
Международная группа ученых из Института астрофизики Общества Макса Планка и других университетов обнаружила в далекой Вселенной маломассивный объект темной материи. Его масса в миллион раз превышает массу Солнца, а расстояние до него – около 10 миллиардов световых лет. Исследование опубликовано в Nature Astronomy.
Темную материю невозможно наблюдать напрямую – она не излучает свет, но формирует галактики и скопления звезд своей гравитацией. Чтобы «увидеть» ее, астрономы используют эффект гравитационного линзирования. Масса объекта искривляет свет от далеких галактик, создавая деформации, или «гравитационные следы».
«Поиск объектов, которые не излучают свет, непростая задача, мы используем далекие галактики как подсветку, чтобы обнаружить их гравитационные отпечатки», – объясняет Девон Пауэлл, ведущий автор исследования.
Объект искажает пространство и время благодаря гравитации, и это напрямую связано с общей теорией относительности Эйнштейна. Масса искривляет пространство, а свет от дальних объектов изгибается, образуя дуги или даже кольца. В этой системе инфракрасно светящаяся галактика переднего плана создает так называемое «кольцо Эйнштейна». Для обработки данных использовались радиотелескопы Green Bank, Very Long Baseline Array и телескопы Европейской сети со сверхдлинной базой, что дало разрешение в 13 раз выше, чем у оптических изображений телескопа WM Keck. Объединенная система работает как виртуальный «супертелескоп» размером с Землю, позволяя видеть крошечные искажения света, которые иначе остались бы незамеченными.
«На первом снимке высокого разрешения мы сразу заметили сужение гравитационной дуги – явный признак новой массы между нами и далекой радиогалактикой», – рассказывает Джон Маккин, соавтор исследования.
С помощью специальных алгоритмов команда визуализировала точку «защемления» на светящейся радиодуге. На изображении она выглядит как белое пятно, но не излучает свет в оптическом, инфракрасном или радиодиапазоне.
Для анализа данных потребовались новые методы моделирования и суперкомпьютеры. «Данные были настолько большие и сложные, что мы разработали новые численные подходы. Это непросто, ведь раньше такого никогда не делали», – говорит Симона Веджетти, соавтор исследования.
Ученые использовали метод, называемый гравитационной визуализацией, чтобы сопоставить эффекты линзирования с невидимой массой, создавая «карты» ее распределения.
Обнаруженный объект – самый маломассивный, найденный с помощью этого подхода, примерно в 100 раз легче ранее выявленных темных масс.
«Мы ожидали хотя бы один объект, и открытие полностью согласуется с предсказаниями теории холодной темной материи», – отмечает Пауэлл.
Открытие подтверждает существующие модели формирования галактик и распределения темной материи. Ученые продолжают изучать данные и ищут аналогичные объекты в других частях Вселенной. Если такие сгустки окажутся полностью лишенными звезд, часть существующих теорий о составе темной материи придется пересмотреть.
«Найден один объект. Теперь вопрос в том, сможем ли мы найти еще», – заключает Пауэлл.
naukatv.ru