Учёные планируют использовать линзы из тёмной материи для наблюдения за отдалёнными уголками Вселенной

Возможно, в галактических скоплениях существует гораздо больше линз из тёмной материи, искажающих и усиливающих свет расположенных за ними объектов, чем считалось ранее


Гравитационная линза

Одна из самых мучительных загадок науки – это тёмная материя, причудливая субстанция, отвечающая за 85% массы Вселенной. Тёмную материю сложно наблюдать, поскольку она не испускает свет, но это не значит, что она со светом вообще не взаимодействует.

Более того, гравитационные поля сгустков тёмной материи могут в изобилии обеспечить нам “эффективные линзы”, способные усиливать свет, идущий от отдалённых объектов – такой вывод сделан в исследовании, опубликованном в журнале Science в сентябре.

Эти линзы из тёмной материи, искажающие свет на манер космических кривых зеркал, могут помочь астрономам наблюдать удалённые объекты, расположенные, с нашей точки зрения, за этими линзами, и проверять фундаментальные теории, связанные со Вселенной.

Под руководством Массимо Менегетти, космолога из астрофизической и космологической обсерватории в Болонье, учёные решили оценить, сколько таких небольших линз из тёмной материи можно найти в галактических скоплениях – огромных структурах, которые могут состоять из тысяч гравитационно связанных между собой галактик.

“Изучать распределение материи в галактических скоплениях важно по многим причинам, – пояснил нам Менегетти. – Во-первых, мы можем проверить предсказания модели холодной тёмной материи. Это общепринятая модель тёмной материи, поскольку она очень точно воспроизводит несколько свойств Вселенной на крупных масштабах (гораздо больших, чем масштабы галактик и их скоплений)”.

“Вторая важная мотивация к изучению распределения материи в галактических скоплениях – понять, как сложные физические явления, происходящие в заполненных материей местах, влияют на эволюцию галактик”, – добавил он.

Если окажется, что в галактических скоплениях небольшие линзы из тёмной материи можно найти в изобилии, это может помочь астрономам заглядывать в такие уголки Вселенной, которые иначе остаются ненаблюдаемыми. Линзирование происходит, когда объект, оказывающий гравитационное воздействие на окружение – к примеру, сгусток тёмной материи – оказывается на одной линии с источником света, расположенным за ним, типа удалённой галактики. Свет, проходя через гравитационное поле объекта, может стать значительно ярче, будто бы его усиливает космический телескоп.

“Часто источник увеличивается, то есть у нас есть возможность увидеть в линзированных изображениях мелкие детали, которые мы не смогли бы обнаружить без гравитационного линзирования”, – сказал Менегетти.

Он, однако, отметил, что линзы обычно искажают изображение фоновых источников света, а значит, учёным нужно придумать, как восстановить оригинальную форму объектов на основе их деформированных в линзе изображений.

“Если у нас получится построить надёжную модель распределения материи в линзах, мы сможем использовать её для корректирования формы источников света, – пояснил Менегетти. – Это очень интересно! Используя этот эффект, мы сможем увидеть очень далёкие и молодые галактики”.

Оплатите подписку, и реклама отключится

Чтобы лучше разобраться в линзах из тёмной материи, Менегетти с коллегами сравнили симуляции галактических скоплений с реальными наблюдениями 11 скоплений, сделанными космическим телескопом Хаббл и Чрезвычайно большим телескопом в Чили.

Неожиданно оказалось, что удалось увидеть в 10 раз больше линз, чем предсказывала теория – из чего следует, что “либо у симуляции есть некая систематическая проблема, либо мы делаем неправильные предположения о свойствах тёмной материи”, говорится в исследовании.

“Наш следующий шаг – изучить других кандидатов на место тёмной материи, проведя новые симуляции, – сказал Менегетти. – Кроме этого, мы планируем расширить анализ на большее количество галактических скоплений, чтобы увеличить выборку сильных линз, и собрать больше данных для решения этой загадки”.

Менегетти с коллегами с нетерпением ожидают получения новых данных от обсерваторий нового поколения, таких, как обсерватория Веры Рубин в Чили, которая должна открыться в 2021-м. Космический телескоп Евклид от Европейского космического агентства и космический телескоп Нэнси Роман от НАСА, которые планируется запустить в 2020-х, также станут критически важными инструментами для достижения этой цели.

Новые телескопы “получат изображения почти всего неба целиком, и мы сможем найти тысячи новых скоплений с сильным линзированием, – сказал Менегетти. – Эти наблюдения станут для нас золотым дном!”

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 1,410 total views,  4 views today