Японские учёные провели наблюдения за излучением необычного квазара, свет которого искривляется гравитационной линзой галактики. Полученные данные и новый способ обработки информации помогли изучить колебания распределения темной материи с небывалой точностью.
Понятие темной материи появилось как ответ на проблему скрытой массы во Вселенной. Введение этого понятия позволило объяснить расхождения между теоретическими выводами и астрономическими наблюдениями за вращением галактик и силой гравитационного линзирования.
Если бы во Вселенной существовала только видимая материя, то периферические части галактических дисков вращались бы медленнее наблюдаемого, а гравитационное линзирование далеких объектов было бы заметно слабее. Только предположение о некоей скрытой массе позволяет решить эту загадку. Согласно общепринятой сегодня космологической теории, в наблюдаемой нами части Вселенной этой невидимой материи должно быть в пять раз больше, чем привычной нам барионной.
Известно о существовании темной материи только по ее гравитационным воздействиям на звезды и галактики, поэтому астрономам приходится ждать редких «естественных экспериментов» — особенного размещения небесных объектов.
Японские астрономы провели эксперимент с квазаром MG J0414+0534, свет которого дошел до нас за 11,2 миллиарда лет, и находящейся между ним и Землей гравитационной линзой. Линза образована массивной галактикой и темной материей вокруг нее.
Изгиб пространства видимой и невидимой материи галактики порождает четыре линзированных изображения далекого квазара. В таких случаях часто наблюдаются аномалии распределения сигнала от изображений, вызывая существенные расхождения между наблюдениями и теоретическими предсказаниями. Эти отклонения обычно связывают с наличием дополнительного небольшого гало темной материи, обладающего умеренной массой и располагающегося либо около основного гало галактики, либо в межгалактическом пространстве.
Разные модели темной материи по-разному описывают колебания концентрации подобных скоплений во Вселенной. Самым точно отражающим гравитационное воздействие невидимой материи на масштабах более трех миллионов световых лет является модель холодной темной материи (CDM). Для более точного и подробного описания стоит изучить возможность объяснения наблюдаемых аномалий в линзирующих изображениях за счет флуктуирующего распределения темной материи между галактиками.
Оценивать масштабы флуктуаций затруднительно из-за необходимости измерить астрометрические сдвиги сигналов от линзированных изображений, вызываемых ими. Обычно это едва заметные эффекты, наблюдаемые достоверно лишь при сильном гравитационном линзировании, например, в случае MG J0414+0534. Для изучения изображений квазара, созданных массивной галактической линзой, японские исследователи применили комплекс радиотелескопов ALMA и новый метод анализа данных.
Обсерватория VLBA помогла ученым рассмотреть мелкомасштабную структуру флуктуаций темной материи между галактиками. Ученые получили детализацию, позволяющую различать объекты размером в 30 тысяч световых лет и меньше. Новые измерения согласуются с предсказаниями модели CDM и расширяют область ее применения. Подробности исследования можно найти в статье… опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.
Исследователи выдвинули гипотезу о том, что колебания в распределении темной материи, обнаруженные с помощью гравилинзирования, обусловлены малыми «субгало» темной материи, располагающимися за пределами крупных галактик. другая модельПо теории темной материи, та состоит из шаровых скоплений черных дыр.