Ученые полагают, что темная материя, составляющая большую часть массы Вселенной, распределена по космосу в виде сети длинных тонких нитей. В точках пересечения этих нитей находятся скопления и суперкластеры галактик, образующие космическую паутину, видимую с трудом из-за отсутствия взаимодействия со светом.
Чтобы изучить и наблюдать ее, астрономы применяют явление слабого линзирования: деформацию пространства-времени, вызванную сильной гравитацией галактических скоплений и суперкластеров. До сих пор не удалось напрямую различить ни одну из этих нитей.
Исследователи из Университета Йонсей с помощью японского телескопа Субару ищут прямые признаки нитей темной материи в скоплении Волос Вероники, расположенном на расстоянии 321 миллиона световых лет в созвездии Волос Вероники. Ученые определили конечные концы нитей, «опутывающих» это скопление, простираясь на миллионы световых лет, и назвали их внутрикластерными нитями (ICF).
Это первый раз, когда непосредственно обнаружили нити космической паутины, распространяющейся по всей Вселенной.
В чем смысл концентрации волос из травы вероники?
Скопление Волос Вероники (Abell 1656) — большое скопление с более чем тысячей галактик. Входит в состав суперкластера Волос Вероники вместе со скоплением Льва, являясь одним из двух основных скоплений в нём.
Это крупнейшее и самое яркое скопление галактик на ночном небе, которое поэтому часто изучают астрономы.
Это было одно из первых мест, где наблюдаемые гравитационные аномалии рассматривались как признак массы из небарионного вещества.
Поскольку оно не излучало и не отражало свет, оно казалось невидимым. В 1933 году Фриц Цвикки показал, что галактики в скоплении Волос Вероники движутся слишком быстро для того, чтобы скопление удерживалось вместе видимой материей её галактик. Хотя идея темной материи не будет принята ещё пятьдесят лет, Цвикки написал, что галактики должны удерживаться вместе «темной материей».
По состоянию на сегодня около 90 процентов массы скопления Волос Вероники составляют элементы темной материи. Из-за этого его выбрали объектом для изучения с помощью телескопа «Субару», который обладает высокой чувствительностью, разрешением и широким полем зрения, что позволяет проводить такие наблюдения. В результате тщательного анализа данных исследователи выявили конечные сегменты невидимых нитей темной материи, прикреплённых к скоплению Волос Вероники.
Последствия этого открытия
Текущая космологическая модель предсказывает рост скоплений галактик на пересечении нитей, формирующих космическую паутину, и простирающихся на миллионы световых лет. Эта гипотеза подтверждается экспериментальными наблюдениями барионной материи, но пока ни одно исследование не обнаружило компонент темной материи во внутрикластерных филаментах.
Открытие ICF впервые подтверждает космологическую модель и подсказывает учёным более эффективные способы исследования и анализа других скоплений галактик для поиска едва заметных признаков филаментов.
Исследование выявило совпадение филаментов в скоплении Волос Вероники с уже косвенно обнаруженными крупномасштабными космическими филаментами в суперкластере Волос Вероники. Это указывает на связь между структурой Вселенной и формированием скоплений галактик.
Результаты исследования помогают понять структуру космической сети и влияние темной материи на образование и развитие скоплений галактик, а также открывают перспективы для изучения ее распространения и характеристик во Вселенной.
Публикация исследования в журнале Nature доступна для ознакомления. в препринт-версии.