Ученые подозревают существование темной материи только по косвенным признакам: ее гравитационное воздействие на обычную материю. Сейчас астрономы обнаружили первые намеки, что эта таинственная субстанция может иметь необычную форму: она, возможно, умеет притягиваться к самой себе. Новым предположением стало открытие далекой системы гравитационных линз с аномально высокой плотностью, не согласующейся с принятыми законами космоса. Если эта гипотеза подтвердится, то человечеству придется пересмотреть фундаментальные представления о структуре Вселенной.
Темная материя — загадочное нечтоЭто вещество не светит, не отражает свет и не взаимодействует с другими частицами непосредственно, поэтому его сложно обнаружить с помощью специальных приборов. приходится Около 26,8% всей энергии-массы Вселенной требуется для объяснения отклонений в поведении физических тел. Например, таким образом объясняются трудности с скрытой массой во внешних областях галактик, вращающихся с аномально высокой скоростью.
В современной стандартной космологической модели Темную материю изучают в виде, которое называют так называемым. холодной темной материи Частицы, движущиеся крайне медленно по сравнению со скоростью света и практически не взаимодействующие с обычным веществом, кроме как через гравитацию, образуют «рыхлые структуры» низкой плотности — темные гало. Гало окружают галактики, удерживая звезды, газ и пыль вместе. Изучать эти структуры удается лишь косвенно: наблюдая, как их гравитация искривляет свет далеких объектов — эффект, известный как… гравитационное линзирование.
Последние годы приносят астрономам несостыковки. Некоторые темные гало плотнее ожидаемого по расчетам. Это заставило задуматься: а что если темная материя способна взаимодействовать сама с собой, образуя более компактные объекты? «липкой» темной материиТёмная материя, или самовзаимодействующая темная материя, стала главным претендентом на объяснение аномалий.
Группа британских астрономов во главе с Томасом Коллеттом ( Thomas Collett) из Портсмутского университета изучила объект SDSS J0946+1006 Наблюдателями обнаружено необычное явление в уникальной системе гравитационных линз, состоящей из трех галактик, свет от которых распространялся до Земли три, шесть и 11 миллиардов лет.
Система SDSS J0946+1006 действует как «космическая лупа», искривляя свет от объектов за ней благодаря своей сильной гравитации. Изучая эти искажения с помощью телескопа «Хаббл», астрономы смогли определить массу системы и составить карту распределения массы внутри неё. Анализ показал, что темная материя в SDSS J0946+1006 собрана в очень плотное темное гало, плотнее, чем предсказывалось моделями холодной темной материи.
Модель плотности темной материи подтвердилась предсказаниями моделей самовзаимодействующей темной материи. Частицы такой субстанции притягиваются гравитацией и „слипаются” при столкновениях, образуя компактные ядра в центрах галактик. пояснил Коллетт.
Новая идея противоречит теории «холодной темной материи». В стандартной модели частицы гипотетического вещества почти не взаимодействуют друг с другом (кроме гравитации) и должны образовывать более рыхлые и менее плотные гало. Плотное гало в SDSS J0946+1006 указывает, что темная материя может «слипаться», как мокрый песок, а не рассыпаться, как сухой.
Иногда гравитация галактик искажает свет объектов за ней, создавая несколько размытых или раздвоенных изображений. В случае SDSS J0946+1006 произошло редкое явление: свет искривился симметрично, образовав вокруг галактики яркое кольцо — «кольцо Эйнштейна». Это позволило точно рассчитать распределение темной материи.
Британский астроном Ричард Мейси (Richard MasseyУченый из Даремского университета назвал полученные данные «невероятно важными». По его словам, ранее исследователи уже находили галактики с признаками гипотетической темной материи, собранной в слишком плотные скопления — против ожиданий. Теперь таких случаев стало больше, возможно, ученые чаще находят именно такие «компактные» скопления из-за их большей заметности.
Мейси высказал предположение, что взаимодействия темной материи не сводятся только к гравитации. Возможно, она демонстрирует иное поведение: частицы этой невидимой субстанции могут соударяться, объединяться или даже порождать дополнительные силы, о которых пока неизвестно ученым.
Открытие в SDSS J0946+1006 укрепляет идею «липкого» свойства темной материи. Подтверждение гипотезы потребует пересмотра существующей космологической модели. Следующим этапом станут наблюдения за другими галактиками с помощью новейших космических телескопов, например, «Джеймс Уэбб». Впереди ждут новые проверки и расчеты. Одно ясно уже сейчас: темная материя может оказаться более сложной, чем предполагалось раньше.
Ранее Naked Science сообщал о том, что некоторые астрофизики считают темную материю не из частиц, а из плотных шаровых скоплений реликтовых черных дыр. В этом случае она может образовывать сверхкомпактные скопления, подобные наблюдаемым. Прогнозы о будущем обнаружении таких структур, вроде плотного гало в SDSS J0946+1006, поддерживает эта точка зрения. сделали еще несколько лет назад.
Научная работа опубликована в Журнал: «Ежемесячные сообщения Королевского Астрономического общества».