Гравітаційне лінзування допомогло космічному телескопу «Хаббл» виявити найбільш маломасивні скупчення темної матерії. Маси цих утворень знаходяться в діапазоні мільйонів сонячних - це на 5-6 порядків нижче маси великої галактики, наприклад, Чумацького Шляху. Вивчення виявлених згустків допоможе відкинути неправильні теорії про природу темної матерії і наблизитися до розуміння правильної, повідомили автори на з'їзді Американського астрономічного товариства.
При аналізі низки астрономічних спостережень з урахуванням тільки відомих фізичних законів і видів речовини можуть виникати невідповідності: наприклад, проблема кривих обертань галактик. Для їх пояснення вчені висувають різні теорії, які зазвичай називаються моделями темної матерії. Більшість з них припускають, що темна матерія - це новий компонент Всесвіту, а складається вона з частинок без електромагнітної взаємодії. У такому випадку частинки темної матерії можуть формувати згустки - подібно до того, як звичайна матерія збирається в галактики.
Багато запропонованих варіантів темної матерії дають однакові передбачення для величин, які зараз можна перевірити достовірно: наприклад, параметри галактичної еволюції. Можна відрізнити їх, наприклад, за допомогою пошуку маломасивних об'єктів з темної матерії: у деяких моделях освіта невеликих структур ускладнена, а в інших подібних обмежень немає. Поки що у астрономів, однак, даних для цього недостатньо.
За допомогою «Хаббла» американські астрономи під керівництвом Ганни Ніренберг (Anna Nierenberg) з Лабораторії реактивного руху NASA детально розглянули вісім квазарів, світло яких було спотворене гравітаційним лінзуванням, в результаті чого кожен спостерігався у вигляді декількох зображень. Основними тілами, що ламають світло, були масивні галактики, але положення і відносні яскравості зображень квазарів вказали на присутності невидимих об'єктів з масами близько 108 сонячних і менше.
Об'єкти для спостереження були вибрані з каталогів таким чином, щоб їх світло формував конфігурацію хреста Ейнштейна, тобто чотири окремих джерела, - так відбувається тільки в разі дуже близького попадання преломляющего об'єкта на промінь зору. Така ситуація дозволяє з високою точністю визначити масу і розмір об'єктів, що спотворюють світло, але в разі вивчених квазарів моделювання не змогло відтворити спостережувану конфігурацію при врахуванні лише одного великого джерела тяжіння, проте додавання більш дрібних дозволяло відтворити спостережувану картину.
Виявлені малі маси утворень вже роблять моделі теплої темної матерії малоймовірними, оскільки в них передбачаються досить високі швидкості частинок, що не дозволяють формуватися невеликим структурам. При цьому їх існування не заборонено в рамках стандартної моделі холодної темної матерії, частинки якої повинні володіти досить високими масами і невеликими швидкостями в порівнянні зі світлом.
Протягом найближчих років почнуть роботу оглядові інструменти нового покоління, такі як наземний LSST і космічний Euclid. В результаті їх роботи може бути відкрито як мінімум на порядок більше квазарів з лінзуванням у формі хреста Ейнштейна, що дозволить на новому рівні детальності досліджувати моделі темної матерії.
Раніше астрономи показали, що модель надплинної темної матерії не витримує перевірку Чумацьким Шляхом - вона пророкує занадто високі швидкості зірок поперек диска Галактики, хоча правильно відтворює параметри їх руху всередині диска. Щоб розібратися в основних моделях цього компонента Всесвіту ми робили тест «Яка ти темна матерія?».
Від редактора
Після публікації було додано уточнення про механізм лінзування