Редкая космическая аномалия позволила заглянуть в невидимый мир тёмной материи
Международная команда астрономов совершила редкое открытие, обнаружив так называемый крест Эйнштейна с пятой точкой света в центре, что позволило раскрыть наличие массивного ореола тёмной материи. Это явление, когда свет от далёкой галактики искривляется гравитацией объектов на переднем плане, обычно создаёт четыре изображения. Наличие пятого изображения стало ключом к разгадке скрытой массы.
Первым необычную структуру в данных, полученных с массива радиотелескопов NOEMA во Французских Альпах, заметил французский астроном Пьер Кокс. Он изучал далёкую галактику HerS-3, и вместо ожидаемых четырёх изображений увидел пять. Изначально учёные предположили, что это может быть ошибка инструментов, однако повторные наблюдения с помощью комплекса ALMA в Чили подтвердили реальность пятого изображения.
Теоретический астрофизик из Университета Рутгерса Чарльз Китон и аспирантка Лана Эйд провели компьютерное моделирование гравитационной линзы. Их расчёты показали, что четыре видимые галактики на переднем плане не могут быть причиной возникновения наблюдаемой пятикратной картины. Единственным объяснением, которое позволяло совместить математику и физику наблюдений, стало наличие массивного невидимого ореола тёмной материи, окружающего эти галактики.
Тёмная материя, которая составляет большую часть материи во Вселенной, не излучает свет и не поглощает его, а её существование определяется только по гравитационному воздействию на видимые объекты. Данное открытие предоставляет уникальную возможность изучить структуру этой невидимой материи в деталях. Как отметил соавтор исследования Эндрю Бейкер, эта система действует как естественная лаборатория, позволяя одновременно изучать и далёкую галактику, и невидимую материю, которая искривляет её свет.
Кроме того, эффект линзирования усиливает свет фоновой галактики, что позволяет астрономам изучить её структуру с необычно высоким уровнем детализации. Команда уже сделала прогнозы о возможности обнаружения в будущем других особенностей, например, выбрасываемых галактических потоков газа. Если эти предсказания подтвердятся, это станет мощным подтверждением их моделей.
Открытие стало возможным благодаря международному сотрудничеству и работе таких обсерваторий, как ALMA, NOEMA, Very Large Array в США и космического телескопа Hubble. Результаты исследования опубликованы в научном журнале .