Астрономи побудували найбільш детальні карти розподілу темної матерії

Астрономи побудували найбільш детальну на сьогоднішній день карту розподілу темної матерії в скупченнях галактик. Роботу дослідників опубліковано в журналі з препринтом можна ознайомитися на сайті ArXiv.

Згідно з сучасною космологічною моделлю, наш всесвіт заповнений величезною кількістю темної матерії, яку не можна побачити безпосередньо за допомогою телескопів. Тим не менш, на її існування вказують деякі процеси, наприклад рух зірок в галактиках або гравітаційне мікролінзування. Так, дослідження показують, що швидкість обертання зірок навколо галактичного центру практично не змінюється в міру видалення від нього (хоча, по ідеї, вона повинна б знижуватися), а слабке гравітаційне лінзування безлічі галактик, тобто спотворення далеких джерел світла масивним об'єктом, розташованим між ним і спостерігачем, виражено набагато виразніше, ніж повинно бути за розрахунками, що беруть до уваги тільки масу зірок, пилу і газу. Обидві ці «аномалії» найкраще пояснюються присутністю темної матерії - деякого компонента, здатного гравітаційно взаємодіяти з іншими об'єктами.

Гравітаційні ефекти також дозволяють астрономам вивчати, як розподіляється «невидима речовина» у Всесвіті. Спираючись на них, автори нової роботи створили карту розподілу темної матерії в трьох скупченнях галактик.

Астрономи в рамках проекту Frontier Fields спостерігали за допомогою телескопа Hubble за скупченнями Abell 2744 (червоне зміщення 0,308), MACSJ 0416 (червоне зміщення 0.396), і MACSJ 1149 (червоне зміщення 0.543). Велика маса цих об'єктів дозволяє їм діяти як гравітаційні лінзи, спотворюючи прямолінійний хід променів світла і збільшуючи видимі розміри тіл за ними. Дослідники вивчили спотворення зображень десятків галактик, які лежали за скупченнями, і на основі цього розрахували розподіл речовини в самих лінзах.

В результаті вченим вдалося отримати найдетальніші на сьогоднішній день карти розподілу субгало (згустків) темної матерії масою від 10⁹ до 10¹³ мас Сонця в галактичних скупченнях. В цілому, вони добре узгоджуються з передбаченнями симуляцій, створених на основі прийнятої космологічної моделі лямбда-CDM. Однак дослідники помітили деякі розбіжності в радіальному розподілі субгало, що говорить про те, що сучасні симуляції не зовсім адекватно відображають динамічні властивості і складною морфологію спостережуваних гравітаційних лінз. У 2015 році були опубліковані перші результати проекту Dark Energy Survey зі складання «темної» карти видимого Всесвіту. Для її складання вчені отримали глибокі знімки ділянки неба, розміром 139 квадратних градусів, що становить всього 1/8 частину небесної сфери. Крім того, астрономи створили найбільшу тривимірну карту далеких галактик, яка також повинна допомогти вченим вивчити розподіл темної матерії та енергії у Всесвіті.