«Хаббл» нашел самые маленькие сгустки темной материи ( 1 фото )

Гравитационное линзирование помогло космическому телескопу «Хаббл» обнаружить самые маломассивные скопления темной материи. Массы этих образований находятся в диапазоне миллионов солнечных — это на 5–6 порядков ниже массы крупной галактики, например, Млечного Пути. Изучение обнаруженных сгустков поможет отбросить неправильные теории о природе темной материи и приблизиться к понимаю правильной, сообщили авторы на съезде Американского астрономического общества.

При анализе ряда астрономических наблюдений с учетом только известных физических законов и видов вещества могут возникать несоответствия: например, проблема кривых вращения галактик. Для их объяснения ученые выдвигают различные теории, которые обычно называются моделями темной материи. Большинство из них предполагает, что темная материя — это новый компонент Вселенной, а состоит она из частиц без электромагнитного взаимодействия. В таком случае частицы темной материи могут формировать сгустки — подобно тому, как обычная материя собирается в галактики.

Многие предложенные варианты темной материи дают одинаковые предсказания для величин, которые сейчас можно проверить достоверно: например, параметры галактической эволюции. Отличить их можно, например, при помощи поиска маломассивных объектов из темной материи: в некоторых моделях образование небольших структур затруднено, а в других подобных ограничений нет. Пока что у астрономов, однако,  данных для этого недостаточно.

С помощью «Хаббла» американские астрономы под руководством Анны Ниренберг (Anna Nierenberg) из Лаборатории реактивного движения NASA детально рассмотрели восемь квазаров, свет которых был искажен гравитационным линзированием: преломляющим телом был невидимый сам по себе объект с массой порядка 108 солнечных и меньше.

Объекты для наблюдения были выбраны из каталогов таким образом, чтобы их свет формировал конфигурацию креста Эйнштейна, то есть четыре отдельных источника, — так происходит только в случае очень близкого попадания преломляющего объекта на луч зрения. Это позволило с высокой точностью определить массу и размер искажающего свет тела.

Обнаруженные малые массы скоплений уже делают модели теплой темной материи маловероятными, так как в них предполагаются достаточно высокие скорости частиц, не позволяющие формироваться небольшим структурам. При этом их существование не запрещено в рамках стандартной модели холодной темной материи, частицы которой должны обладать достаточно высокими массами и небольшими скоростями по сравнению со светом.

В течение ближайших лет начнут работу обзорные инструменты нового поколения, такие как наземный LSST и космический Euclid. В результате их работы может быть открыто как минимум на порядок больше квазаров с линзированием в форме креста Эйнштейна, что позволит на новом уровне детальности исследовать модели темной материи.

Ранее астрономы показали, что модель сверхтекучей темной материи не выдерживает проверку Млечным Путем — она предсказывает слишком высокие скорости звезд поперек диска Галактики, хоть правильно воспроизводит параметры их движения внутри диска. Чтобы разобраться в основных моделях этого компонента Вселенной мы делали тесте «Какая ты темная материя?».

Тимур Кешелава