Главная / Скрытая галактика, наполненная темной материей, найдена при помощи искривлений пространственно-временного континуума
20.04.2016 |
|
 В космосе едва ли есть вещи поинтереснее, чем темная материя и искривления пространства и времени. А если на оба феномена удается взглянуть одновременно, то это настоящий космический праздник.
Иллюстрация – составное изображение гравитационной линзы SDP.81. Более отдаленная галактика – красного цвета, ее изображение получено Атакамской антенной решеткой, а изображение более близкой к нам линзируемой галактики, показанной синим цветом, получено с телескопа Хаббл.
В 2014 году комплекс радиотелескопов Атакамская большая антенная решетка миллиметрового диапазона, расположенный в Чили, обнаружил необычный космический феномен. Радиотелескоп увидел далекую галактику, искривленную до неузнаваемости гравитационным полем другой галактики, соседствующей с ней. Такой феномен – «Кольцо Эйнштейна» -- назван так в честь знаменитой общей теории относительности, созданной ученым. Если вкратце, теория заключается в предположении о том, что пространство и время могут искривляться в присутствии мощного гравитационного поля.
В данном случае первая галактика, находящаяся ближе к нам, заставила свечение другой, находящейся приблизительно в двенадцати миллиардах световых лет, изменить свое направление из-за искривления пространства-времени. Результат – практически идеальный круг галактического свечения, который и был получен Атакамским телескопом. Это один из наиболее показательных примеров гравитационного линзирования. Этот эффект часто встречается в дальнем космосе, где массивные галактики и кластеры галактик с легкостью искривляют пространственно-временной континуум, искажая формы галактик для наблюдателя.
Однако, иногда, как подтверждается настоящим примером, благодаря такому искажению, нам может казаться, что одна из галактик окружена другой. Дальняя галактика создает вокруг близкой кольцо, которое напоминает огонь свечи в увеличительном стекле. Эффект гравитационного лизнирования – природное увеличительное стекло. Такой естественный эффект используется, например, в телескопе Хаббл, для того, чтобы аппарат смог лучше рассмотреть отдаленные объекты.
Несмотря на то, что искривленная галактика выглядит, как идеальный круг, в данной гравитационной линзе SDP.81 присутствуют мельчайшие искажения. Астрономы обнаружили, что эти искажения вызваны присутствием невидимой карликовой галактики, расположенной поблизости с линзой. Эта небольшая галактика содержит огромное количество темной материи.
«Мы можем обнаружить эти невидимые объекты точно так же, как вы видите капли дождя на оконном стекле», говорит Яшар Хезавех из Стэнфордского университета в Калифорнии. «Вы знаете, что стекло покрыто каплями только потому, что дождевая вода искажает объекты, расположенные за стеклом». Капли дождя слегка преломляют лучи света, когда они проходят через окно. Таким же образом, гравитационное поле невидимой карликовой галактики создает небольшие искажения в кольце Эйнштейна. Маленькая галактика заявляет о своем присутствии при помощи слабых искажений пространства-времени.
Найти эти искажения и понять, что их причиной является невидимая галактика, было очень непросто. Для этого пришлось проводить вычисления на одном из самых мощных в мире суперкомпьютеров, «Blue Waters», находящемся в Национальном научном фонде США.
Основываясь на том, что найденная галактика находится поблизости к крупной, на ее вычисленной массе и недостатке оптических данных, ученые из команды Яшара Хезавеха пришли к выводу, что галактика, по большей части, состоит из темной материи.
Астрономы считают, что крупным галактикам всегда должно сопутствовать огромное количество карликовых галактик, однако, во время исследований ученые нашли только несколько подтверждений своей теории. Наша галактика Млечный путь имеет приблизительно сорок таких спутниковых галактик, в то время, как, согласно моделям, их количество должно исчисляться тысячами.
«Такое противоречие между теорией и наблюдениями представляло большую проблему для космологии в течение последних двадцати лет. Некоторые исследователи называют ситуацию кризисной», говорит один из ученых исследования, Нил Далал из Университета штата Иллинойс. «Однако, если в этих карликовых галактиках доминирует темная материя, противоречие можно будет объяснить, а, кроме того, получить новые сведения о самой темной материи».
Теперь астрономы надеются, что им удастся изучить еще многие другие гравитационные линзы и найти искривления, вызванные карликовыми галактиками, содержащими темную материю. Ученые хотят найти ответ на вопрос, почему именно их теория и математические модели расходятся с наблюдениями. Если это им удастся, возможно, мы продвинемся на один шаг ближе к тому, чтобы понять, что же такое темная материя и почему она составляет 85 процентов всей массы нашей Вселенной.
|
|
