Вперше виявлено нитки темної матерії у космічній павутині

Доведено, що темна матерія сконцентрована у вигляді ниток у вражаючому скупченні галактик, популярному серед астрономів-аматорів. Ці нитки пояснюють, чому галактики займають свої місця. Це відкриття показує, що, хоча наші моделі Всесвіту стикаються з проблемами, вони продовжують досить добре передбачати багато речей.

Галактики не розподілені у просторі хаотично, а збираються у невеликі групи, як, наприклад, наш Чумацький Шлях, та набагато більші скупчення. Вони також підпорядковуються певним закономірностям, і згідно з космологічною моделлю узгодження вони виникають там, де перетинаються величезні нитки, що утворюють космічну павутину.

Тести цієї теорії знайшли докази на її підтримку, коли мова йде про звичайну баріонну матерію, з якої складаються зірки. Однак модель пророкує, що ці нитки здебільшого будуть складатися з темної матерії, присутність якої набагато важче підтвердити. Зрештою, ми не можемо бачити темну матерію – вона є в назві – і навіть не знаємо, що це таке. Картографування її розподілу створює очевидні виклики.

Однак вони не є нездоланними, оскільки команда з південнокорейського Університету Йонсей стверджує, що подолала їх, показавши, що ці нитки космічної павутини також мають компонент темної матерії. Замість того, щоб робити висновок про наявність темної матерії з розподілу джерел світла, команда шукала спотворення у світлі від більш віддалених об’єктів, що вказує на викривлення у просторі-часі.

Таке викривлення тканини Всесвіту, наскільки нам відомо, може бути здійснене лише величезними гравітаційними силами. Ми можемо бачити, як це відбувається від масивних об’єктів, які ми можемо бачити, і гравітація темної матерії повинна робити те ж саме.

Команда Yonsei спрямувала телескоп Subaru на скупчення Кома, яке, незважаючи на те, що знаходиться на відстані 320 мільйонів світлових років від нас, настільки яскраве, що найяскравіші галактики притягують дворові телескопи для спостереження за сузір’ям Кома Берегині. Вони виявили, що скупчення впливає на світло з більш віддалених джерел набагато сильніше, ніж галактики всередині нього – навіть з урахуванням пов’язаної з ними темної матерії – можуть пояснити.

Певна концентрація маси лежить між галактиками, і якщо моделі правильні, вона повинна лежати вздовж так званих внутрішньокластерних ниток (ICF). У заяві телескопа Субару описують ВКФ як “кінцеві кінці ниток темної матерії”, які простягаються на мільйони світлових років.

Вибір скупчення Кома також має свою історію. У 1933 році Фріц Цвіккі повідомив, що швидкість, з якою рухаються галактики в скупченні Кома, настільки велика, що для їх утримання разом потрібна приголомшлива кількість маси. Цвіккі показав, що для цього потрібно більше маси, ніж може забезпечити видимий компонент цих галактик, що вказує на те, що має бути щось більше, що згодом було названо темною матерією. Хоча існування темної матерії припускали і раніше, але лише через десятиліття вона стала загальноприйнятою на основі швидкості обертання галактик, Цвіккі вважається першопрохідцем у цій темі.

Автори нанесли на карту розподіл маси в скупченні за місцями, де спотворення більш віддаленого світла є найбільш екстремальними – процес, відомий як “слабке лінзування”. Вони порівняли розташування піків маси з передбаченнями того, де ці нитки повинні лежати.

Те, що автори називають північним ICF, добре збіглося з очікуваннями, хоча в статті, яка оголошує результат, зазначається, що західний знаходиться “на нижньому кінці розподілу”.

ICF також набагато щільніше упаковані масою, ніж їхнє оточення – в 67 і 33 рази більше фонової щільності, відповідно, – повідомляють автори. Разом ці результати вказують на те, що значна частина маси скупчення Кома міститься в ICF, які проходять через нього.

Крім того, що ця робота надає додаткові докази існування темної матерії, що визнається переважною більшістю астрономів, вона вказує на те, що наше розуміння її розподілу знаходиться на правильному шляху.

З іншого боку, оскільки ці ICF не видно, коли ми просто рахуємо галактики і вимірюємо їхню яскравість, автори припускають, що маси скупчень, ймовірно, недооцінюються.