Темная материя, неведомый и непознанный материал, который составляет большую часть массы в космосе, невидим, но обнаруживается по тому, как он гравитационно притягивает такие объекты, как звезды. Гравитация темной материи может также искривлять свет, идущий из далеких галактик на Землю, но теперь часть этого загадочного вещества, похоже, изгибает свет сильнее, чем предполагалось ранее учеными.
Как сообщает газета «Science» от 11 сентября 2020 года в своей публикации, исследователи обнаружили, что значительное количество сгустков темной материи в далеких скоплениях галактик сильно искажает фоновый свет от других объектов.
Это открытие предполагает, что эти сгустки темной материи, в которые заключены отдельные галактики, более плотные, чем ожидалось. И это может означать одно из двух: либо компьютерное моделирование, которое исследователи используют для предсказания поведения скоплений галактик, неверно, либо понимание космологами темной материи неверно. И то, и другое достаточно интересно и заставляет тщательнее разобраться в ситуации.
Очень высокая концентрация темной материи может действовать как линза, искривляя свет и резко изменяя внешний вид фоновых галактик, видимых с Земли - растягивая их в дуги или разделяя их на несколько изображений одного и того же объекта на небе. «Это совершенно круто. Это похоже на забавное домашнее зеркало », - говорит астрофизик Приямвада Натараджан из Йельского университета (США).
Телескоп Euclid
Судя по компьютерному моделированию скоплений галактик, сгустки темной материи вокруг отдельных галактик, достаточно плотные, чтобы вызывать такие серьезные эффекты гравитационного линзирования, которые по идее должны быть редкими.
На основе моделирования кластеров, проведенного Натараджаном и его коллегами, «мы ожидаем увидеть 1 событие (сильного линзирования) в каждых 10 кластерах или около того», - говорит соавтор исследования Массимо Менегетти, астрофизик из Обсерватории астрофизики и космических наук в Болонье, Италия.
Но изображения телескопа рассказали другую историю. Исследователи использовали наблюдения космического телескопа Хаббла и очень большого телескопа в Чили, чтобы исследовать 11 скоплений галактик на расстоянии от 2,8 до 5,6 миллиарда световых лет. В этом наборе команда определила 13 случаев сильного гравитационного линзирования скоплениями темной материи вокруг отдельных галактик. Эти наблюдения показывают, что в реальных скоплениях галактик больше сгустков темной материи с высокой плотностью, чем в смоделированных, говорит Менегетти.
Обсерватория Веры К.Рубин (Чили)
По словам Натараджана, в симуляциях может отсутствовать некоторая физика, которая заставляет темную материю в скоплениях галактик плотно слиться вместе. «Или… есть что-то принципиально неправильное в наших предположениях о природе темной материи», - говорит она, - например, представление о том, что гравитация - единственная сила притяжения, которую ощущает темная материя. Может быть существует что-то еще, чего мы пока не знаем.
Ричард Эллис, космолог из Университетского колледжа Лондона, не принимавший участия в работе, считает, что суть проблемы скорее связана с компьютерным моделированием, чем с природой темной материи. «Скопление галактик - очень опасное место. Это как Манхэттен вселенной, - говорит он, - галактики проносятся мимо друг друга, сталкиваются и разрываются. «Есть ужасная физика, которая предсказывает, сколько из этих маленьких линзированных вещей они должны найти», - говорит Эллис, поэтому новый результат «интригует, но я подозреваю, что в моделировании есть что-то… что не совсем верно».
«Будущие наблюдения с помощью создающегося космического телескопа Евклид (планируемая дата запуска — июнь 2022 года), Римского телескопа Нэнси Грейс и обсерватории Веры К. Рубин (которая заработает в 2021 году на пике Эль-Пеньон горы Серро-Пачон в северной части Чили), которые планируется привлечь к новым исследованиям, могут помочь прояснить ситуацию», - говорит Бхувнеш Джайн. астрофизик Пенсильванского университета, который не принимал участия в работе.
«Эти три телескопа позволят получить чрезвычайно большие образцы скоплений галактик», - говорит он. Это может привести к новому пониманию физики в этой турбулентной среде и помочь определить, виноваты ли нереалистичные симуляции в этой загадке темной материи. А может быть, астрофизика сделает новый существенный шаг к пониманию загадок Вселенной.
