Хрест Ейнштейна — це явище, яке виникає через ефект гравітаційного лінзування, коли з’являються додаткові зображення віддаленого об’єкта. Зазвичай їх буває чотири, але цього разу виникло п’яте. І саме воно дозволило більше дізнатися про темну матерію.
Неможливе зображення
Нещодавнє зображення галактик, яке було отримане телескопом «Габбл» дуже здивувало вчених: вони кажуть, що такого не може бути.
«Хрест Ейнштейна» — це рідкісне космічне явище, при якому світло від віддаленої галактики викривляється під дією гравітації галактик, що знаходяться перед нею, утворюючи чотири зображення. Але додаткове зображення в цьому хресті Ейнштейна вказувало на «щось незвичайне», що виявилося масивним прихованим ореолом темної матерії. Існування цієї невидимої структури можна було виявити лише за допомогою ретельного комп’ютерного моделювання та аналізу.
Відкриття, зроблене міжнародною командою, до складу якої входять Чарльз Кітон, Ендрю Бейкер і аспірантка Рутгерського університету Лана Ейд, опубліковано в журналі «The Astrophysical Journal».
Темна матерія становить більшу частину матерії у Всесвіті, але її неможливо побачити безпосередньо. «Ми знаємо про її існування лише завдяки тому, як вона впливає на те, що ми бачимо, наприклад, як вона заломлює світло від віддалених галактик», — сказав Бейкер, видатний професор кафедри фізики та астрономії Школи мистецтв і наук та співавтор дослідження. «Це відкриття дає нам рідкісну можливість детально вивчити цю невидиму структуру», — додав він.
Моделювання гравітаційної лінзи
Перший крок до цього відкриття був зроблений у Франції. Команда досліджувала віддалену пилову галактику під назвою HerS-3. Використовуючи радіотелескопи у французьких Альпах NOEMA та Атакамську велику міліметрову/субміліметрову решітку (ALMA) в Чилі, вони побачили, що світло від HerS-3 розділилося на п’ять, а не на чотири зображення. Спочатку вони подумали, що це може бути збій у даних. Але п’яте зображення не зникало.
Комп’ютерне моделювання гравітаційної лінзи, виконане Кітоном і Ейдом, показало, що чотири видимі галактики на передньому плані, які викликають гравітаційне викривлення, не можуть пояснити деталі п’ятикратного зображення. Тільки з додаванням великої невидимої маси, в цьому випадку гало темної матерії, модель могла відповідати спостереженням.
«Ми спробували всі розумні конфігурації, використовуючи тільки видимі галактики, але жодна з них не працювала», — сказав Кітон, який також є професором кафедри фізики та астрономії й співавтором дослідження. «Єдиний спосіб узгодити математику і фізику — це додати гало темної матерії. У цьому полягає сила моделювання. Воно допомагає виявити те, чого не можна побачити».
Природна лабораторія
Незвичайна конфігурація не тільки має крутий вигляд: вчені стверджують, що вона має наукову цінність. Ефект лінзи збільшує фонову галактику, дозволяючи астрономам вивчати її структуру більш детально, ніж зазвичай. Він також надає рідкісну можливість дізнатися про темну матерію, що оточує галактики на передньому плані. Це створює незвичайну природну лабораторію з дослідження темної матерії.
Команда вчених передбачила, що в майбутніх спостереженнях можуть з’явитися інші особливості, такі як витік газу з галактики. Якщо ці передбачення підтвердяться, це стане потужним підтвердженням їхніх моделей. Якщо ні, це все одно навчить їх чомусь новому.
«Це спростовуване передбачення. Якщо ми подивимося і не побачимо цього, нам доведеться повернутися до початкового етапу. Так працює наука», — сказав Кітон.
Бейкер зазначив, що відкриття стало можливим завдяки міжнародній співпраці та підтримці науки з боку федерального уряду США. «ALMA в Чилі та Дуже Велика Решітка (VLA) в Нью-Мексико підтримуються Національним науковим фондом, а космічний телескоп «Габбл» — NASA. Всі вони відіграли важливу роль у цій роботі. Ми сподіваємося, що вони й надалі сприятимуть таким відкриттям у майбутньому», — сказав він.
За матеріалами phys.org
