Астрономы построили самые детальные карты распределения темной материи

Priyamvada Natarajan et al / MNRAS, 2017

Астрономы построили самую детальную на сегодняшний день карту распределения темной материи в скоплениях галактик. Работа исследователей опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, с препринтом можно ознакомиться на сайте ArXiv.

Согласно современной космологической модели, наша Вселенная заполнена огромным количеством темной материи, которую нельзя увидеть напрямую с помощью телескопов. Тем не менее, на ее существование указывают некоторые процессы, например движение звезд в галактиках или гравитационное микролинзирование. Так, исследования показывают, что скорость вращения звезд вокруг галактического центра практически не меняется по мере удаления от него (хотя, по идее, она должна бы снижаться), а слабое гравитационное линзирование множества галактик, то есть искажение далеких источников света массивным объектом, расположенным между ним и наблюдателем, выражено гораздо отчетливее, чем должно быть по расчетам, принимающим во внимание только массу звезд, пыли и газа. Обе эти «аномалии» лучше всего объясняются присутствием темной материи — некоторого компонента, способного гравитационно взаимодействовать с другими объектами.

Гравитационные эффекты также позволяют астрономам изучать, как распределяется «невидимое вещество» во Вселенной. Опираясь на них, авторы новой работы создали карту распределения темной материи в трех скоплениях галактик.

Астрономы в рамках проекта Frontier Fields наблюдали с помощью телескопа Hubble за скоплениями Abell 2744 (красное смещение 0,308), MACSJ 0416 (красное смещение 0.396), и MACSJ 1149 (красное смещение 0.543). Большая масса этих объектов позволяет им действовать как гравитационные линзы, искажая прямолинейный ход лучей света и увеличивая видимые размеры тел за ними. Исследователи изучили искажение изображений десятков галактик, которые лежали за скоплениями, и на основе этого рассчитали распределение вещества в самих линзах.

В результате ученым удалось получить самые детальные на сегодняшний день карты распределения субгало (сгустков) темной материи массой от 109 до 1013 масс Солнца в галактических скоплениях. В целом, они хорошо согласуются с предсказаниями симуляций, созданных на основе принятой космологической модели лямбда-CDM. Однако исследователи заметили некоторые расхождения в радиальном распределении субгало, что говорит о том, что современные симуляции не совсем адекватно отражают динамические свойства и сложною морфологию наблюдаемых гравитационных линз.

В 2015 году были опубликованы первые результаты проекта Dark Energy Survey по составлению «темной» карты видимой Вселенной. Для ее составления ученые получили глубокие снимки участка неба, размером 139 квадратных градусов, что составляет всего 1/8 часть небесной сферы. Кроме того, астрономы создали самую большую трехмерную карту далеких галактик, которая также должна помочь ученым изучить распределение темной материи и энергии во Вселенной.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.