Нови наблюдения уточниха природата на тъмната материя

Понятието тъмна материя исторически възниква от необходимостта да се реши проблемът със скритата маса във Вселената. Въвеждането на това понятие позволява да се обяснят разликите между теоретичните прогнози и астрономическите наблюдения на характера на въртенето на галактиките и силата на гравитационното линзиране.

Така, ако във Вселената съществуваше само видима материя, то периферните части на галактическите дискове щяха да се въртят по-бавно от наблюдаваното и гравитационното линзиране на далечни обекти обикновено би било забележимо по-слабо. Само предположението за някаква скрита маса позволява да се разреши тази загадка. Освен това, според общоприетата днес космологична теория, в наблюдаваната от нас част от Вселената тази невидима материя трябва да е пет пъти повече от барионната (обикновена) материя, с която сме свикнали.

Тъмната енергия може да "комуникира" с тъмната материя чрез неизвестна сила

Тъй като наличието на тъмна материя може да се установи само чрез гравитационни ефекти върху мащаба на звездите и галактиките, астрономите трябва да разчитат само на случайни „естествени експерименти“, включващи особено разположение на небесните тела.

Един от тези експерименти за група японски астрономи станали квазарът MG J0414+0534, чиято светлина пътува до нас в продължение на 11,2 милиарда години, и гравитационната леща, разположена между него и Земята. Последната е образувана от масивна галактика, както и от тъмната материя около нея.

Поради кривината на пространството видимата материя на галактиката и невидимата тъмна материя създават четири линзирани изображения на далечния квазар. Често в подобни случаи се наблюдават аномалии в разпределението на сигнала от различните изображения, което води до значителни отклонения на данните от наблюденията от техните теоретични прогнози. Тези отклонения обикновено се обясняват с наличието на допълнително малко хало от тъмна материя с умерена маса, намиращо се близо до основното хало на галактиката или в междугалактичното пространство.

Различните модели на тъмната материя описват колебанията в разпределението на такива концентрации във Вселената по различни начини. Моделът на студената тъмна материя (CDM) най-добре описва гравитационните ефекти на невидимата материя в мащаби, по-големи от три милиона светлинни години. За по-точно и детайлно описание е необходимо да се изясни дали наблюдаваните аномалии в линзираните изображения може да се обяснят чрез въвеждане на флуктуиращо разпределение на тъмната материя в междугалактичното пространство.

Откриха нови доказателства за съществуването на тъмна материя около черните дупки

Проблемът е, че за да се оцени размерът на флуктуациите, е необходимо да се измерят астрометричните измествания в сигналите от линзираните изображения, предизвикани от тях. Това обикновено са едва уловими ефекти, които могат да се наблюдават само в случаи на силно гравитационно линзиране, както в случая с MG J0414+0534. За да проучат изображения на квазар, създаден от масивна галактическа леща, японски изследователи са използвали масива на радиотелескопа ALMA и нов метод за анализ на данни.

Наблюденията с помощта на масива VLBA позволили на учените да разрешат дребномащабната структура на флуктуациите на междугалактическата тъмна материя с детайлизация, позволяваща да се различават обекти на 30 хиляди светлинни години или по-малко (което например е три пъти по-малко от ширината на Млечния път). Новите измервания не само се съгласуват с прогнозите на CDM, но и значително разширяват обхвата на приложимост на този модел. По-подробно с резултатите от изследването можете да се запознаете в статия, публикувана в The Astrophysical Journal.

Авторите на работата предполагат, че флуктуациите в разпределението на тъмната материя, които са открили с помощта на гравитационно линзиране, се обясняват с малки „субхала“ от тъмна материя, които се намират извън големите галактики.