Астрономы изучили редкий случай гравитационной линзы: галактика исказила и увеличила изображения не менее двух скрытых за ней объектов. Открытие позволило обнаружить необычное в самой «линзе»: на окраине крупной галактики, возможно, находится массивный и плотный сгусток невидимой массы — предположительно, темной материи. Такой результат может противоречить представлениям многих ученых о структуре «темного вещества» Вселенной.
Вселенная дарит уникальный астрономический инструмент для изучения отдаленных объектов — гравитационные линзы. Когда галактика оказывается между нами и более далеким источником света, она искажает пространство-время своей гравитацией. Свет скрытого за ней объекта обходит эту невидимую «воронку» и становится видимым из-за нее чаще всего в виде дуги или целого кольца — так называемого кольца Эйнштейна. Это позволяет наблюдать галактики, которые трудно увидеть даже в современном телескопе.
В 2008 году удалось обнаружить Особенно интересен случай двойного кольца Эйнштейна. Его создаёт гравитация массивной эллиптической галактики, находящейся примерно в трёх миллиардах световых лет от нас. Как выяснилось, она линзирует сразу две более далекие галактики.
Система SDSSJ0946+1006 получила прозвище Джекпот: для астрономов найти подобное — как выиграть в лотерею. Появились подозрения о существовании третьего источника, отображаемого дважды. После этого многосоставная конфигурация… предложили Назвать «тройным выигрышем».
Команда исследователей из Китая, Великобритании и США изучила известную картину. Учёные обнаружили необычное: некоторые искаженные изображения галактик ярче расчетных на 10-15 процентов. В других местах просматриваются непонятные дополнительные искривления, расположение которых не соответствует ожиданиям. Результаты опубликованы в статье. опубликованной на сервере препринтов arXiv.org.
Модельное исследование выявило, что подобные аномалии могли вызвать объект массой около ста миллиардов солнечных масс и диаметром в несколько тысяч световых лет — примерно как карликовая галактика. Расчеты указывают на его расположение не в видимой части галактики-линзы, а в окружающем ее гало.
Учёты исключили предположение о поглощённой галактике: в таком случае её было бы видно. Версию о сверхмассивной чёрной дыре тоже не рассматривают: такой вариант кажется абсурдным при имеющейся массе, размерах и расположении объекта. Кроме того, у неё должен быть заметный аккреционный диск — яркий «нимб» притянутого вещества.
Все это натолкнуло ученых на мысль о сгустке темной материи. Однако возникла проблема: по одной из основных версий, темная материя состоит из частиц, слабо взаимодействующих между собой, и они должны быть распределены в космосе более равномерно, не создавая столь плотных скоплений. Поэтому астрофизики предложили альтернативную версию — гипотезу самовзаимодействующей темной материи (SIDM): предположительно, ее частицы почти «безразличны» к обычному веществу, но взаимодействуют друг с другом.
В то же время массивная «темная» структура должна содержать и видимое вещество. Однако наблюдения телескопа «Хаббл» не выявили там даже следов звезд. Авторы исследования полагают, что наука сталкивается с совершенно новым типом объектов в космосе или требуется переосмыслить фундаментальные представления о темной материи.