На проходящем в Остине (Техас, США) собрании Американского астрономического общества была представлена карта распределения тёмной материи, многократно превосходящая по размерам все известные аналоги.
В составленный массив данных вошли снимки ~10 миллионов галактик. Каждое из четырех изображений представляет наблюдение за один сезон, зимой (слева вверху) является самым крупным, на расстоянии 1 миллиард световых лет в поперечнике. В центре новой карты для масштаба дано изображение Луны, а также участка звездного неба, покрытого прежней картой Фото sciencemag.org
Подготовкой новой карты занималась коллаборация CFHTLenS, участники которой обрабатывают изображения с 340-мегапиксельной камеры MegaCam, установленной на Канадско-Франко-Гавайском телескопе. За пять лет наблюдений на MegaCam астрономы успели изучить четыре участка неба общей площадью в 155 квадратных градусов.
В составленный массив данных вошли снимки ~10 миллионов галактик, расположенных примерно в шести миллиардах световых лет от Земли. Их излучение испытывает влияние гравитационных полей, искривляющих направление его распространения, и именно этот эффект слабого гравитационного линзирования позволяет выделить массивные скопления тёмной материи, расположенные между наблюдателями и удалёнными галактиками.
Стоит заметить, что результаты аналогичного проекта, реализуемого на 2,5-метровом телескопе Sloan, были обнародованы на той же конференции в Остине американскими астрономами из Чикагского университета и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Слабое гравитационное линзирование американцы наблюдали на большом участке SDSS Stripe 82, лежащем на небесном экваторе.
Каждый снимок отображает участок неба протяженностью в миллиард световых лет. Астрономы видят на снимках следы искажения гравитацией света дальних звезд, которые могут указывать на воздействие темной материи.
Четыре снимка были сделаны в разные времена года; на них уместились изображения более 10 млн галактик, свет которых подвергается гравитационному искажению невидимой темной материи.
"Общая теория гравитации Эйнштейна постулирует, что гравитация искажает пространство и время, поэтому по форме этих искажений мы можем делать выводы о существовании во Вселенной концентраций темной материи, — говорит сотрудник Эдинбургского университета Кэтрин Хейманс. — Темная материя оставляет свою роспись на изображениях очень отдаленных галактик".
Масштаб изображений примерно в 100 раз превышает масштаб сходных фотографий, полученных с помощью орбитального телескопа "Хаббл" в рамках эксперимента Cosmic Evolution Survey (исследования по космической эволюции).
Картина распределения концентраций темной материи определяется по искажениям света, излучаемого группами галактик, соединенных тонкими струнами темной материи и разделенных огромными пространствами, в которых отсутствует материя.
Загадка темной материи и темной энергии
Снимки космических объектов, указывают на существование темной материи, которая составляет 85% от массы Вселенной.
* Наличие массы известных нам звезд и галактик не в состоянии объяснить наблюдаемую картину Вселенной
* Например, галактики должны разлетаться в разных направлениях — на самом деле они образуют группы или кластеры
* Астрофизики предложили теоретическое понятие "темной материи", невидимой для нас, но обнаруживаемой по воздействию на космические объекты на галактическом уровне
* Расширение Вселенной происходит с ускорением, что указывает на воздействие некоей "темной энергии", которая противостоит гравитации
* По современным представлениям, 73% массы Вселенной существует в форме темной энергии, 23% — темной материи, и только 4% относятся к массе звезд и галактик.
Наблюдения подтверждают теорию
К радости астрономов-теоретиков, эти изображения полностью подтверждают их представления об эволюции Вселенной.
"Наши теории о темной материи исходят из того, что она должна образовывать сложную ячеистую структуру в глубинах космоса. И мы наблюдаем именно такую картину", — рассказывает доктор Хейманс.
На заседании Американского астрономического союза были представлены и другие исследования, которые также бросают свет на распределение темной материи среди галактик.
Суканья Чакрабарти из Университета штата Флориды сделал доклад о том, как складки в потоках межзвездного газа, которые тянутся за спиральными галактиками, указывают на гравитационные возмущения, вызванные сгустками темной материи.
Космологи и астрономы с большим энтузиазмом отнеслись к этому очередному подтверждению правильности теории гравитации Эйнштейна и современных представлений о структуре Вселенной.
Впрочем, они с готовностью признают, что науке пока ничего неизвестно о физической природе ни темной материи, ни темной энергии, которая считается ответственной за расширение Вселенной.
"Принято считать, что наше окончательное понимание темной Вселенной зависит от новых физических открытий, которые навеки изменят наши представления о космосе, — говорит Кэтрин Хейманс. — И новые данные являются первым шагом в этом направлении".
