|
Нашли крест Эйнштейна, раскрывающий темную материю
|
|
|
|
Когда астрофизик-теоретик из Рутгерса Чарльз Китон впервые увидел необычную фотографию, которой поделился его коллега, он был заинтригован. "Вы когда-нибудь видели крест Эйнштейна с изображением посередине?" - спросил его коллега Эндрю Бейкер, ссылаясь на редко наблюдаемую космическую конфигурацию. Китон этого не сделал. Последствия были огромными.
|
|
|
|
"Я сказал, что этого не должно было случиться", – сказал Китон, проректор по практическому обучению в Университете Ратгерса в Нью-Брансуике. "Вы не сможете получить пятое изображение в центре, если только не произойдет что-то необычное с массой, которая преломляет свет".
|
|
|
|
"Крест Эйнштейна" - это редко встречающаяся космическая конфигурация, в которой свет от далекой галактики изгибается под действием силы тяжести галактик перед ним, создавая четыре изображения. Но дополнительное изображение в этом кресте Эйнштейна указывало на "нечто необычное", которое оказалось массивным скрытым ореолом темной материи. О существовании этой невидимой структуры можно было сделать вывод только с помощью тщательного компьютерного моделирования и анализа. Открытие, сделанное международной командой, в которую входят Китон, Бейкер и аспирантка Рутгерса Лана Эйд, теперь опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Темная материя составляет большую часть вещества во Вселенной, но ее невозможно увидеть непосредственно. "Мы знаем о его существовании только потому, что оно влияет на то, что мы можем видеть, например, на то, как оно искривляет свет от далеких галактик", - сказал Бейкер, выдающийся профессор кафедры физики и астрономии в Школе искусств и наук и соавтор исследования. "Это открытие дает нам редкий шанс изучить эту невидимую структуру в деталях".
|
|
|
|
|
|
|
Первый шаг к этому открытию был сделан во Франции.
|
|
|
|
"Мы подумали: "Что за чертовщина?" - сказал Пьер Кокс, французский астроном, директор по исследованиям Французского национального центра научных исследований и ведущий автор исследования, который первым заметил аномалию в данных, полученных с радиотелескопа Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) во Французских Альпах.
|
|
|
|
"Это было похоже на крест, а в центре было изображение", - сказал Кокс. "Я понял, что никогда раньше такого не видел".
|
|
|
|
Команда изучала далекую пыльную галактику под названием HerS-3. Используя NOEMA и большую миллиметровую/субмиллиметровую матрицу ALMA в Атакаме (Чили), они увидели, что свет от HerS-3 разделяется на пять, а не на четыре изображения. Сначала они подумали, что это может быть ошибка в данных. Но пятое изображение не исчезало.
|
|
|
|
"Мы пытались избавиться от этого", - сказал Кокс. "Мы думали, что это проблема с прибором. Но это было реально".
|
|
|
|
Компьютерное моделирование гравитационной линзы, проведенное Китоном и Эйдом, показало, что четыре видимые галактики на переднем плане, вызывающие гравитационное искривление, не могут объяснить детали рисунка из пяти изображений. Только с добавлением большой невидимой массы, в данном случае ореола темной материи, модель могла бы соответствовать наблюдениям.
|
|
|
|
"Мы испробовали все разумные конфигурации, используя только видимые галактики, и ни одна из них не сработала", - сказал Китон, также профессор кафедры физики и астрономии и соавтор исследования. "Единственный способ согласовать математику и физику - это добавить ореол темной материи. В этом сила моделирования. Оно помогает выявить то, чего вы не можете увидеть".
|
|
|
|
Необычная конфигурация не просто выглядит круто: ученые заявили, что она имеет научную ценность. Эффект линзирования увеличивает галактику на заднем плане, позволяя астрономам изучать ее структуру более подробно, чем обычно. Это также дает редкую возможность узнать о темной материи, которая окружает галактики на переднем плане.
|
|
|
|
"Эта система похожа на естественную лабораторию", - сказал Кокс. "Мы можем изучать как далекую галактику, так и невидимую материю, которая искривляет ее излучение".
|
|
|
|
Эйд, аспирантка Rutgers, получающая докторскую степень, и соавтор исследования, сказала, что ее участие в исследовательском проекте было захватывающим от начала до конца.
|
|
|
|
"Я был очень рад присоединиться к этому проекту в качестве аспиранта, особенно потому, что он включал в себя увлекательную систему линзирования, которая становилась все более интригующей по мере развития наших моделей", - сказал Эйд. "Сотрудничество на разных континентах и в разных часовых поясах научило меня ценить разнообразный опыт и исследовательские стили для полного понимания нового открытия".
|
|
|
|
Команда даже предсказала, что в будущих наблюдениях могут быть видны другие особенности, такие как истечение газа из галактики. Если эти предсказания подтвердятся, это станет мощным подтверждением их моделей. Если нет, это все равно научит их чему-то новому.
|
|
|
|
"Это фальсифицируемое предсказание", - сказал Китон. "Если мы посмотрим и не увидим этого, нам придется вернуться к чертежной доске. Так работает наука".
|
|
|
|
Бейкер сказал, что этому открытию во многом способствовало как международное сотрудничество, так и федеральная поддержка науки в США. "ALMA в Чили и Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико поддерживаются Национальным научным фондом, а космический телескоп Хаббл - НАСА; все они сыграли жизненно важную роль в этой работе", - сказал он. - Мы надеемся, что они продолжат делать подобные открытия и в будущем".
|
|
|
|
Источник
|
