Астрономы исследовали необычный случай гравитационной линзы — галактику, которая деформировала и увеличила изображения как минимум двух объектов, находящихся за ней. Полученные данные показали, что они позволили выявить нечто примечательное в самой «линзе»: на окраине этой крупной галактики, вероятно, присутствует значительный и плотный скопление невидимой массы — возможно, это темная материя. В случае подтверждения этой гипотезы, это будет расходиться с общепринятыми представлениями о структуре «темного вещества» во Вселенной.
Вселенная предлагает уникальный астрономический инструмент для исследования удаленных объектов — гравитационные линзы. Если, к примеру, галактика располагается между нами и более отдаленным источником света, ее гравитация деформирует пространство-время вокруг нее. Свет, находящегося за ней объекта, огибает эту невидимую «воронку», и в результате он становится видимым из-за нее, зачастую в виде характерной дуги или даже целого кольца — так называемого кольца Эйнштейна. Это дает возможность наблюдать галактики, которые сложно различить даже с помощью самого современного телескопа.
В 2008 году удалось обнаружить особенно интересный случай — двойное кольцо Эйнштейна. Его создает гравитация массивной эллиптической галактики, расположенной примерно в трех миллиардах световых лет от нас. Как выяснилось, она линзирует сразу две оказавшиеся позади нее гораздо более далекие галактики.
Систему SDSSJ0946+1006 прозвали Джекпот, поскольку для астрономов обнаружение подобного объекта — настоящее везение. Впоследствии возникли предположения о наличии третьего источника, который, как представляется, был зафиксирован дважды. После этого многосоставную предложили переименовать в triple rollover — «тройной выигрыш».
Недавно группа исследователей из Китая, Великобритании и США вновь провела тщательный анализ этого интересного явления и вновь выявила необычные детали. Например, одно из искаженных изображений галактик оказалось на 10-15 процентов более ярким, чем показывали расчеты. В других областях наблюдаются труднообъяснимые дополнительные деформации. Их расположение также несколько отличается от ожидаемого. Об этом ученые сообщили в научной статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org.
Согласно результатам компьютерного моделирования, причиной этих аномалий может быть объект, обладающий массой, эквивалентной 100 миллиардам масс Солнца, и диаметром, достигающим нескольких тысяч световых лет – что сопоставимо с размерами карликовой галактики. При этом, согласно проведенным расчетам, он находится не в видимой области галактики-линзы, а в ее гало.
Предположение о поглощении галактики ученые отвергли, поскольку в таком случае она была бы заметна. Также не рассматривалась версия о сверхмассивной черной дыре: она представляется неправдоподобной, учитывая массу, размеры и расположение объекта. Кроме того, у нее должен был бы быть заметный аккреционный диск – яркое «окружение» из притягиваемого вещества.
Эти наблюдения подсказали ученым возможность существования скопления темной материи. Однако и этот вариант оказался проблематичным: согласно одной из ведущих теорий, темная материя состоит из гипотетических частиц, взаимодействующих друг с другом крайне слабо, и они должны быть распределены в космическом пространстве более однородно, не образуя столь плотных концентраций. В связи с этим астрофизики высказали альтернативную гипотезу – модель самовзаимодействующей темной материи (SIDM): согласно ей, частицы этой материи практически не взаимодействуют с обычным барионным веществом, но при этом оказывают влияние друг на друга.
С другой стороны, столь обширная «темная» структура, вероятно, должна включать в себя и видимую материю. Однако, данные, полученные с орбитального телескопа «Хаббл», не выявили там даже малейших признаков звезд. Авторы исследования полагают, что либо ученые столкнулись с принципиально новым типом объектов во Вселенной, либо требуется переосмыслить основные концепции, касающиеся темной материи.