Наложены новые космологические ограничения на природу темной материи

Новое исследование показало распределение темной материи с невиданными ранее подробностями, вплоть до масштаба 30 000 световых лет. Наблюдаемые флуктуации распределения позволяют лучше понять природу темной материи.

Об этом рассказывают в Национальной астрономической обсерватории Японии, передают OstanniPodii.com.

Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

Таинственная темная материя составляет большую часть материи во Вселенной. Она невидима и дает о себе знать только благодаря своему гравитационному воздействию. Темная материя никогда не была выделена в лаборатории, поэтому для её изучения исследователи вынуждены прибегать к "естественным экспериментам".

Одним из видов естественных экспериментов является гравитационная линза. Иногда по случайному стечению обстоятельств два объекта, находящиеся на разных расстояниях во Вселенной, при наблюдении с Земли оказываются на одной линии видимости. В этом случае пространственное искажение, вызванное материей, действует как линза вокруг объекта переднего плана, искривляя путь света от объекта заднего плана и создавая линзированное изображение. Однако в естественных экспериментах трудно достичь высокого разрешения для обнаружения сгустков темной материи, менее массивных, чем галактики, поэтому точная природа темной материи была плохо изучена.

Группа японских исследователей использовала ALMA (Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив) для изучения системы гравитационных линз, известной как MG J0414+0534 в направлении созвездия Тельца. В этой системе объект переднего плана формирует не одно, а четыре изображения объекта заднего плана, что обусловлено гравитационной силой массивной галактики, которая действует на свет.

Концептуальная схема системы гравитационных линз MG J0414+0534. Темная материя, ассоциированная с линзирующей галактикой, показана бледно-голубым и белым цветами. Темная материя в межгалактическом пространстве показана оранжевым цветом. Сплошные линии показывают реальные траектории радиоволн, искривленных гравитацией. Пунктирными линиями показаны видимые наблюдаемые положения линзированных изображений. Credit: NAOJ, K. T. Inoue

С помощью эффекта изгиба и нового метода анализа данных команде удалось обнаружить флуктуации в распределении темной материи вдоль линии визирования с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде, вплоть до масштаба 30 000 световых лет.

Исследователи отмечают, что новые ограничения, накладываемые наблюдаемым распределением, согласуются с моделями для частиц темной материи, которые медленно движутся, или являются "холодными".

В будущем команда планирует еще больше ограничить природу темной материи с помощью дополнительных наблюдений.