Международная группа ученых разработала новый подход, проанализировала остаточное микроволновое излучение, оставшееся после Большого взрыва, и показала распределение темной материи вокруг галактик 12 млрд лет назад. Так астрофизики впервые смогли зафиксировать настолько древнюю темную материю, а полученные результаты опровергают стандартную модель появления первых галактик и звезд. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Темная материя — это разновидность материи, за которой невозможно наблюдать напрямую. Поэтому астрофизики изучают ее косвенно. Допустим, существует галактика, расположенная дальше той, темную материю вокруг которой необходимо исследовать. Гравитационное притяжение «ближней» галактики искажает окружающие ее пространство и время, согласно общей теории относительности. Когда свет от «дальней» галактики проходит через это искажение, то меняется и видимая форма «ближней» галактики. И чем больше вокруг этой галактики темной материи, тем сильнее искажение. На основе этого искажения света ученые могут оценить количество темной материи вокруг галактики. Однако эффективность метода падает по мере удаления от Земли. В большинстве случаев искажение от галактик, играющих роль гравитационных линз, тяжело зарегистрировать, и для этого требуется большое количество «фоновых» галактик. Из-за этого ограничения ранее ученые могли анализировать состояние только той темной материи, которая обволакивала галактики, появившиеся не ранее 8–10 млрд лет назад.
В новой работе ученые использовали другой подход. Они получили данные от программы Subaru Hyper Suprime-Cam Survey и идентифицировали 1,50 млн галактик-линз, обнаруженных с помощью видимого света. Эти галактики выбирались так, чтобы можно было оценить состояние Вселенной 12 млрд лет назад. Далее ученые использовали реликтовое излучение — остаточные микроволны, которые появились после Большого взрыва. Темная материя вокруг галактик-линз искажала микроволновое излучение так же, как и свет. Это помогло выяснить распределение темной материи вокруг галактик 12 млрд лет назад, всего через 1,7 млрд лет после Большого взрыва и образования Вселенной. В то время Вселенная выглядела совсем иначе: многие галактики еще только формировались, появлялись первые кластеры из 100–1000 галактик, связанных между собой гравитационным притяжением и окруженных большим количеством темной материи.
Результаты исследования помогли лучше понять природу темной материи. Согласно стандартной космологической модели Лямбда-CDM, реликтовое излучение неоднородно по Вселенной, из-за чего под действием гравитации образуются регионы плотной материи. Такие неоднородные «комки» материи дают начало звездам и галактикам. Однако новые результаты показали, что плотность материи в таких участках не так уж и высока.
В настоящей работе ученые использовали данные от двух телескопов — Planck и Subaru, при этом они проанализировали только треть сведений от Subaru Hyper Suprime-Cam Survey. В будущем авторы собираются провести полный анализ этой информации, а также получить более полные данные о более ранних периодах нашей Вселенной. Исследователи также отметили, что полученную информацию можно использовать для изучения и других аспектов астрономии. Например, в ней содержатся данные про астероиды в Солнечной системе или самые отдаленные галактики ранней Вселенной.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
