Камера Dark Energy сделала снимок ослепительного скопления Кома, названного в честь волос египетской царицы Береники II. Это скопление галактик имело значение не только в греческой мифологии, но и сыграло фундаментальную роль в открытии существования темной материи. Эта теория возникла в 1937 году, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки заметил, что галактики скопления Кома ведут себя так, как будто они находятся под влиянием огромного количества ненаблюдаемой "темной" материи.
Это густонаселенное изображение демонстрирует огромное скопление, состоящее не из отдельных звезд, а из целых галактик, известное как скопление Кома. Скопление Кома названо в честь созвездия, в котором оно находится, - Кома Вероники. Это единственное из 88 созвездий МАС, названное в честь исторической личности. Его тезкой является египетская царица Береника II, точнее, ее волосы, а "coma" в переводе с латыни означает "волосы на голове".
Известно, что Береника отрезала свои волосы и преподнесла их в качестве подношения богам, когда ее муж благополучно вернулся с войны. Волосы были помещены в храм, но вскоре пропали. Придворный астроном Конон Самосский утверждал, что обнаружил потерянные локоны Береники в довольно необычном месте — на ночном небе, — предполагая, что богиня Афродита уничтожила (буквально превратила в созвездие) локоны царицы. Все это произошло около 245 года до нашей эры, а это означает, что волосы Береники пользовались небесным признанием необычайно долгое время.
Данные, использованные для создания этой детальной картины, были собраны с помощью камеры темной энергии, созданной Министерством энергетики США (DECam), которая установлена на 4-метровом телескопе Национального научного фонда США имени Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, в рамках программы NSF NOIRLab.
570-мегапиксельная камера была создана для проведения исследования темной энергии (DES) — потрясающей серии наблюдений, продолжавшейся 758 ночей в период с 2013 по 2019 год. Исследование DES было проведено с намерением лучше понять природу темной энергии — неизвестной сущности, которая ускоряет расширение нашей Вселенной.
Скопление Кома тесно связано со столь же загадочным аналогом темной энергии - темной материей. Почти сто лет назад, в 1937 году, швейцарский астроном Фриц Цвикки наблюдал несколько галактик в скоплении Кома. Он приблизительно рассчитал массу скопления, основываясь на его светящихся — другими словами, наблюдаемых — структурах.
Но он столкнулся с чем-то странным: скоплению, казалось, не хватало массы. На самом деле галактики внутри скопления вели себя так, как будто оно содержало в 400 раз больше массы, чем предполагалось по его оценкам.
Цвикки пришел к такому выводу, наблюдая, с какой скоростью движутся галактики внутри скопления. Чтобы объяснить это подробнее, полезно кратко вернуться к ключевому вопросу о природе гравитации. Гравитация - это одно из четырех известных фундаментальных взаимодействий, которые существуют между всеми объектами, обладающими энергией или массой. Чем больше масса объекта, тем сильнее будет его гравитационное притяжение. Следовательно, менее массивные объекты, находящиеся на определенном расстоянии от более массивного объекта, будут неконтролируемо притягиваться к нему.
Однако есть дополнительный фактор, который следует учитывать: скорость. Если объект движется достаточно быстро, он может избежать гравитационного притяжения других объектов. Именно этот принцип позволил Цвикки сделать вывод, что скоплению Комы, по-видимому, "не хватает" материи.
Он обнаружил, что галактики движутся так быстро, что они должны были бы покинуть скопление, если бы оно удерживалось вместе только за счет наблюдаемой массы. Это привело его к предположению, что скопление должно удерживаться вместе огромным количеством ненаблюдаемой "темной" материи, хотя большей части астрономического сообщества это предположение показалось надуманным.
Только в 1980-х годах большинство астрономов убедилось в существовании темной материи. Консенсус изменился, когда появилось несколько исследований, в которых сообщалось о том же любопытном несоответствии массы, которое наблюдал Цвикки, но в масштабе отдельных галактик, а не целых скоплений галактик.
Одно из таких исследований было проведено в 1970 году американскими астрономами Кентом Фордом и Верой С. Рубин, которые обнаружили доказательства наличия невидимой материи в галактике Андромеды. А в 1979 году астрономы Сандра Фабер и Джон Галлахер провели тщательный анализ соотношения массы и света для более чем 50 спиральных и эллиптических галактик, который привел их к выводу, что "аргументы в пользу существования невидимой массы во Вселенной очень сильны и становятся все сильнее".
Существование темной материи и темной энергии в настоящее время широко признано, и понимание их неуловимой природы является главной задачей современной астрофизики. Более глубокое понимание, возможно, появится на горизонте благодаря предстоящему 10-летнему обзору наследия пространства и времени, который будет проводиться обсерваторией Веры С. Рубин, названной в честь вдохновляющей женщины–астронома, которая помогла показать миру, что Вселенная намного больше, чем кажется на первый взгляд.
