Обнаружена карликовая галактика из темной материи, скрывающаяся в складке пространственно-временной деформации - «Наука и технологии»

В 2014 году ученые-астрономы, работающие на телескопе Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в Чили, во время проведения обзора Long Baseline Campaign обнаружили поразительное космическое явление. Это явление представляет собой изображение далекой галактики, искаженное до неузнаваемости полем тяготения массивной галактики, расположенной на переднем плане. Под воздействием гравитации изображение от далекой галактики превратилось в так называемое "кольцо Эйнштейна", данное явление описано в Общей теории относительности Альберта Эйнштейна и оно определяет то, что пространственно-временной континуум может быть искажен влиянием сильных гравитационных сил.

В данном случае гравитационные силы галактики переднего плана искривили пространственно-временной континуум так, что свет от более далекой галактики, расположенной на удалении 12 миллиардов световых лет от Земли, преломился и сфокусировался под воздействием так называемой гравитационной линзы, образовав почти идеальную окружность. Подобный эффект уже достаточно давно используется астрономами для изучения далеких космических объектов, скрытых от прямых наблюдений другими массивными объектами, галактиками и скоплениями галактик.

Несмотря на то, что преломленный свет от далекой галактики SDP.81 имеет почти идеальную форму, в нем все же имеются незначительные искажения. Параметры этих искажений указывают на наличие карликовой галактики, расположенной в непосредственной близости от массивной галактики, создающей эффект гравитационной линзы. И это небольшое скопление звезд должно быть заполнено большим количеством темной материи для того, чтобы при столь скромных размерах оказывать ощутимое гравитационное влияние на эффект гравитационной линзы.

"Мы можем обнаруживать невидимые космические объекты подобно тому, как вы видите капельки дождя на прозрачном чистом стекле" - рассказывает Яшер Хезэвех (Yashar Hezaveh), астроном из Стэнфордского университета, - "Мы догадываемся о наличии капелек по тому, как они преломляют проходящий сквозь стекло свет. Точно также гравитация карликовой темной галактики создает точечное искажение в картине идеального кольца Эйнштейна".

Обнаружение вторичной пространственно-временной деформации и определение параметров невидимой галактики было достаточно сложной задачей и потребовало привлечения достаточно больших вычислительных мощностей. Эти ресурсы обеспечил один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, суперкомпьютер "Blue Waters", находящийся в распоряжении американского Научного фонда.

Из-за того, что маленькая галактика, имеющая относительно небольшую массу, находится в непосредственной близости от большой галактики, ее влияние достаточно сильно "размазано" на фоне общего явления в той области космоса. И все указывает на то, что астронома удалось обнаружить чрезвычайно тусклую карликовую галактику, которая почти полностью состоит из темной материи.

Согласно имеющимся теориям большинство огромных галактик должно иметь как минимум по нескольку спутниковых карликовых галактик, подобно галактикам Большого и Малого Магеллановых Облаков, которые кружат вокруг галактики Млечного Пути. Однако, во время проведения обзоров при помощи различных астрономических инструментов ученым удалось обнаружить лишь несколько примеров таких спутниковых галактик, порядка 40 вместо единиц и десятков тысяч.

"Такое несоответствие между данными наблюдений и теоретическими данными является одной из космологических загадок уже в течение почти двух десятилетий" - рассказывает Нил Дэлэл (Neal Dalal), ученый из университета Иллинойса, - "Но если наши теоретические модели верны, это указывает на то, что спутниковые карликовые галактики в подавляющем большинстве находятся во власти темной материи и скрываются от нашего взора в складках создаваемых ими же пространственно-временных деформаций".

В ближайшем времени ученые собираются заняться детальным изучением других гравитационных линз для того, чтобы найти незначительные искажения, вызванные галактиками и другими космическими объектами, в которых темная материя доминирует над обычной видимой материей. В случае обнаружения таких объектов все это послужит объяснением вышеупомянутому несоответствию и станет еще одним шагом к пониманию природы темной материи, на долю которой, согласно имеющимся теориям, приходится около 85 процентов от общего количества материи во Вселенной.