Накладено нові космологічні обмеження на природу темної матерії

Нове дослідження показало розподіл темної матерії з небаченими раніше подробицями, аж до масштабу 30 000 світлових років. Спостережувані флуктуації розподілу дають змогу краще зрозуміти природу темної матерії.

Про це розповідають в Національній астрономічній обсерваторії Японії, передають OstanniPodii.com.

Результати дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal.

Таємнича темна матерія становить більшу частину матерії у Всесвіті. Вона невидима й дає про себе знати тільки завдяки своєму гравітаційному впливу. Темна матерія ніколи не була виділена в лабораторії, тому для її вивчення дослідники змушені вдаватися до "природних експериментів".

Одним з видів природних експериментів є гравітаційна лінза. Іноді за випадковим збігом обставин два об′єкти, що перебувають на різних відстанях у Всесвіті, під час спостереження із Землі опиняються на одній лінії видимості. У цьому разі просторове викривлення, спричинена матерією, діє як лінза навколо об′єкта переднього плану, викривляючи шлях світла від об′єкта заднього плану й створюючи лінзоване зображення. Однак у природних експериментах важко досягти високої роздільної здатності для виявлення згустків темної матерії, менш масивних, ніж галактики, тому точна природа темної матерії була погано вивчена.

Група японських дослідників використовувала ALMA (Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив) для вивчення системи гравітаційних лінз, відомої як MG J0414+0534 у напрямку сузір′я Тельця. У цій системі об′єкт переднього плану формує не одне, а чотири зображення об′єкта заднього плану, що зумовлено гравітаційною силою масивної галактики, яка діє на світло.

Концептуальна схема системи гравітаційних лінз MG J0414+0534. Темна матерія, асоційована з галактикою, що лінзує, показана блідо-блакитним і білим кольорами. Темна матерія в міжгалактичному просторі показана помаранчевим кольором. Суцільні лінії показують реальні траєкторії радіохвиль, викривлених гравітацією. Пунктирними лініями показані видимі спостережувані положення лінзованих зображень. Credit: NAOJ, K. T. Inoue

За допомогою ефекту вигину та нового методу аналізу даних команді вдалося виявити флуктуації в розподілі темної матерії вздовж лінії візування з більш високою роздільною здатністю, ніж будь-коли раніше, аж до масштабу 30 000 світлових років.

Дослідники відзначають, що нові обмеження, що накладаються спостережуваним розподілом, узгоджуються з моделями для частинок темної матерії, які повільно рухаються, або є "холодними".

У майбутньому команда планує ще більше обмежити природу темної матерії за допомогою додаткових спостережень.