Астрономія
Астрономія

Астрономи побачили надлишок гравітаційного лінзування у галактичних кластерах

Скупчення галактик SDSS J1038 + 4849 та гравітаційне лінзування. NASA, ESA / Wikimedia Commons

Скупчення галактик SDSS J1038 + 4849 та гравітаційне лінзування. NASA, ESA / Wikimedia Commons

Вчені проаналізували ймовірність подій сильного гравітаційного лінзування, яке створює темна матерія, і порівняли результати із спостереженнями 11 галактичних скупчень. Про це вони пишуть у журналі Science. Виявилося, що теоретичне моделювання прогнозує на порядок менше таких подій, ніж є насправді. Дослідники припускають, що такий результат вони отримали або через систематичні помилки у симуляціях, або через неправильні загальноприйняті припущення про властивості темної матерії.

Що таке гравітаційне лінзування?

Згідно зі стандартною космологічною моделлю, у складі матерії Всесвіту домінує

холодна темна матерія, частинки якої взаємодіють із звичайною речовиною лише гравітаційно. Детальний просторовий розподіл темної матерії в скупченнях галактик можна виявити, спостерігаючи гравітаційне лінзування у них. Гравітаційне лінзування відбувається, коли світло, що подорожує від далекого об’єкта, викривляється внаслідок гравітаційного впливу великої маси речовини, що знаходиться між об’єктом та спостерігачем. Коли далекі фонові галактики опиняються на одній лінії з масивним скупченням на передньому плані, відбувається сильне гравітаційне лінзування. У результаті можна отримати кілька спотворених зображень однієї і тієї ж галактики.

Яке дослідження провели вчені?

Астрономи вивчили дані лінзування з 11 скупчень галактик, щоб визначити структуру темної матерії всередині них. Потім вони порівняли ці дані з 25 симуляціями скупчень галактик. Зокрема, вчених цікавили маломасштабні гравітаційні лінзування — ті, що утворюються під впливом окремих галактик у скупченні, а не усього скупчення одразу. Ці ефекти були в 10 разів сильнішими, ніж передбачали симуляції, і навіть після того, як команда перевірила свої результати на цілому ряді можливих моделей темної матерії, вона не змогла виявити джерело цієї розбіжності. Вчені мають для цього два пояснення: або існує помилка в моделюванні, або темна матерія має не такі характеристики, як вважалося.

Холодна темна матерія — найпоширеніша із сучасних теорій про властивості темної матерії, проте існують також й інші моделі. Наприклад, нещодавно астрономи дослідили галактики, темну матерію з яких витягнула інша, більш масивна галактика. Комп’ютерне моделювання показало, що темна матерія, частинки якої взаємодіють між собою, краще відповідає такій картині. Також вчені змоделювали гало темної матерії з найменшими масами, в яких не можуть утворюватися галактики та зірки. Дослідники сподіваються, що у майбутньому такі гало вдасться зафіксувати завдяки гамма-випромінюванню, що виділяється всередині них.