Новый метод делает "видимым" распределение темной материи

С помощью космического телескопа Hubble астрономы применили новый метод, позволяющий намного более точно проследить и «увидеть» распределение так называемой темной материи, чем это было возможно до сих пор.

Галактическое скопление Abell S1063 на снимке телескопа Hubble. Невероятная масса галактического скопления, состоящая как из нормальной, так и из темной материи, действует, как гравитационная линза для расположенными позади нее объектов. И до сих пор астрономы использовали именно этот гравитационный эффект для расчетов распределения темной материи внутри галактических скоплений. © NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia

Как сообщают Мирея Монтес из австралийского университета Нового Южного Уэльса и Игнасио Трухильо из Испанского института астрофизики на Канарах в научном ежемесячнике Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, новый метод может быть также использован и для того, чтобы, в конце концов, выяснить, из чего эта темная материя, собственно, состоит, а также проникнуть в суть ее природы и свойств.

Сейчас принято считать, что эта так называемая темная материя образует большую часть имеющейся во вселенной материи. Оба астронома задействованы в рамках программы Hubble «Frontier Fields» (Пограничные поля), которая ставит в центр внимания именно изучение распределение этой темной материи.

«Мы нашли путь, чтобы сделать темную материю, так сказать, видимой», - поясняет Монтес. - «Мы используем слабый свет из глубин далеких галактических скоплений, так называемый «внутрикластерный свет», чтобы показать в нем распределение темной материи». Приведенная здесь видеоанимация отображает изменение от сделанного ранее телескопом Hubble оригинального снимка галактического скопления MACS J0416.1–2403 до снимка команды «Пограничных полей», где синим светом  подсвечен так называемый «внутрикластерный свет».

И этот свет можно назвать своеобразным побочным продуктом взаимодействия между галактиками: во время такого взаимодействия звезды «выдергиваются» из своих родных галактик, после чего они начинают свободно перемещаться внутри галактического скопления. «Вырванные из своих галактик, большинство из этих звезд обычно заканчивают свое существование там, где и прочие массы галактических скоплений и, соответственно, где собирается большая часть тамошней темной материи. (...) И эти звезды затем распределяются идентично темной материи, которую мы теперь можем в этом свете исследовать с помощью имеющихся в нашем распоряжении технологий. Как темная материя, так и изолированные таким образом звезды, от которых исходит «внутрикластерный свет», действуют, как не подверженные столкновениям компоненты, которые ведут себя в полном соответствии с гравитационным потенциалом галактического скопления».

В своем исследовании астрономы показывают, что свет галактического скопления распределяется одинаково с темной материей, присутствующей там, благодаря чему распределение последней можно изучить значительно более точно, чем это было возможно раньше. При этом новый метод в изучении темной материи даже превосходит так называемый метод гравитационных линз.

С его помощью, выражают уже сейчас свою уверенность оба астронома, можно будет исследовать и понять даже саму природу темной материи. «Если темная материя взаимодействует сама с собой, то мы вполне сможем обнаружить это взаимодействие, благодаря небольшим выбросам в пределах распределения этой темной материи относительно слабого изолированного звездного света», - считает Трухильо.

Пока что о природе темной материи известно лишь то, что она взаимодействует с нормальной и видимой для нас материей лишь посредством своей гравитации. «Если мы таким образом сможем установить, что темная материя также взаимодействует с самой собой, это стало бы основой знаний для ответа на вопрос, что вообще представляет собой темная материя», - говорят ученые.

А пока что астрономы изучают и другие галактические скопления, чтобы и на них протестировать свой метод, планируя внедрить его и на преемнике телескопа Hubble - космическом телескопе James Webb Space Telescope (JWST).