Главная » Космос » Гравитационные линзы могут еще больше усложнить загадку темной материи

Гравитационные линзы могут еще больше усложнить загадку темной материи

Итальянские астрономы тщательно наблюдали за одиннадцатью галактическими скоплениями. И участники группы пришли к выводу, что результаты этих наблюдения ставят под сомнение одно из основных предположений современной космологии.

Астрономы считают гравитационные линзы настоящим благом для своих наблюдений. © NASA, ESA, and J. Lotz and the HFF Team (STScI)

Что касается состава вселенной, у космологов есть очень конкретное представление. Считается, что помимо сравнительно небольшого количества обычной материи (звезд, газовых туманностей, планет), космос состоит в основном из темной материи. Загадочное вещество является невидимым и должно взаимодействовать с остальной вселенной практически только через гравитацию. При этом вопрос касается в первую очередь частиц, которые медленно движутся в пространстве и поэтому легко сгущаются, сбиваясь вместе и образуя центры масс.

Эта «холодная» темная материя хорошо вписывается во многие явления, которые наблюдаются астрономами и являются предметом исследований в космологии и астрофизике. Тем не менее, всегда и неизменно появляются результаты, которые ставят ту или иную гипотезу под сомнение или, по крайней мере, требуют значительной ее корректировки. Одним из таких примеров является исследование, которое только что было опубликовано в журнале Science. Из него следует, что одиннадцать исследованных скоплений галактик избирательно собирают больше света, чем это можно было бы объяснить с помощью официальной теории холодной темной материи, не прибегая к ее коррекции.

Исследователи во главе с Массимо Менегетти из обсерватории Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio в Болонье, Италия, использовали эффект гравитационной линзы. Имеется в виду предсказание общей теории относительности Эйнштейна, в соответствии с которым галактики превращаются в своего рода увеличительное стекло. Из-за своей огромной массы скопления материи создают огромную выпуклость в пространстве-времени, которая заставляет свет от источников, находящихся за ними, двигаться по искривленным траекториям — и при этом иногда у удаленных наблюдателей создается впечатление, что источник существует в нескольких версиях.

Гравитационные линзы в действии. Скопление галактик MACSJ 1206 состоит из нескольких отдельных галактик, как показано на этом изображении, полученном космическим телескопом «Хаббл». Некоторые из них перекрывают еще более удаленные галактики. Свет от последних должен образовывать дугу, чтобы достичь Земли, в результате чего галактики заднего плана появляются на изображениях телескопа несколько раз (здесь это видно на краях трех увеличенных отдельных галактик). Это связано с эффектом гравитационного линзирования из общей теории относительности Эйнштейна. © NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), CLASH team

В одиннадцати исследованных скоплениях галактик этот эффект в некоторых случаях оказался более выраженным, чем можно было бы ожидать, исходя из понимания холодной темной материи, сообщает команда Менегетти. В частности, похоже, что в зоне влияния отдельных галактик собирается больше темной материи, чем предполагает научное моделирование. Исследователи подсчитали, что отдельные галактики выглядят в десять раз более эффективными линзами, чем это ожидалось.

С точки зрения группы, это позволяет сделать два вывода: либо моделирование ошибочно, либо темная материя взаимодействует с обычной материей иначе, чем это принято считать. Но вполне возможно, что существует и третья возможность. Наблюдения за гравитационными линзами в скоплениях галактик часто трудно оценить, причем они иногда приводят к неправильным выводам, особенно тогда, когда, как в этом случае, исследователи имеют дело лишь с довольно ограниченной базой данных.