Крошечный спутник поможет выяснить, из чего состоит темная материя

Получая изображения тусклых галактик в близлежащей Вселенной, новая миссия под названием "Арракис" предоставит важные измерения для проверки открытых вопросов космологии.

Об этом рассказывает Андреа Фонт из Ливерпульского университета Джона Мурса в издании The Conversation, передают OstanniPodii.com.

Европейское космическое агентство (ЕКА) недавно объявило о новой миссии своей Научной программы: небольшой телескоп (50-60 кг), который будет вращаться вокруг Земли, под названием "Арракис". Но хотя его название навеяно фантастическим романом "Дюна", он не будет искать песчаных червей или "специи" на пустынной планете.

Вместо этого этот ловкий спутник "прыгнет выше головы" и попытается отследить одну из самых неуловимых и загадочных субстанций во Вселенной — темную материю. Этим термином называют гипотетическую невидимую материю, которая, как полагают, многочисленнее обычной материи и оказывает похожее гравитационное воздействие на окружающую среду.

Миссия классифицируется как быстрая (F), что означает, что она меньше, более сфокусирована и имеет более быструю подготовку к запуску (менее десяти лет), чем другие типы миссий ЕКА. Предыдущая миссия F, выбранная агентством в 2019 году, называется Comet Interceptor ("Перехватчик комет"). Уже припаркованный в стабильной точке Солнечной системы, этот зонд ждет появления кометы, которая пролетит мимо него, что должно произойти примерно во время запуска "Арракиса" в начале 2030-х годов.

Следовать за светом

Поскольку темная материя все еще ускользает от обнаружения, миссия будет нацелена на источники света, которые чувствительны к ней. Ожидается, что нормальная материя — то, что действительно излучает свет, например, звезды в галактиках — будет двигаться в основном под влиянием темной материи, которая является более многочисленной.

Ученые считают, что целые галактики перемещаются туда-сюда под действием темной материи, которая лежит в их основе, подобно маякам, разбросанных на невидимом океане. Однако их плавание неровное, поскольку считается, что темная материя распределена по Вселенной неравномерно, образуя "космическую паутину" на огромных расстояниях, а в галактических масштабах она имеет более комковатый вид. Некоторые из этих сгустков должны быть населены небольшими галактиками, называемыми карликовыми, тогда как другие состоят полностью из темной материи.

Есть также обломки, оставшиеся от тех карликовых галактик, которые слишком близко подошли к галактикам-хозяевам, вокруг которых они вращаются. Поскольку окружающая темная материя разрывает эти галактики на части гравитационными приливами, они начинают распадаться на длинные потоки звезд, которые огибают огромные пространства. Эти тонкие световые завесы — еще одна связь с невидимым. Путем подсчета и измерения их форм ученые смогут сделать вывод о том, из какого типа частиц состоит темная материя, и, в конечном итоге, какая космологическая модель является наиболее точной.

Сгущения в пространстве являются сильным предсказанием текущих космологических моделей, поскольку они просто представляют собой результат действия гравитации на материю. Однако модели дают противоречивые предсказания о количестве этих сгустков, которое может быть больше или меньше в зависимости от того, из какого типа частицы или частиц, по предположению, состоит темная материя.

Новости по подобной теме:

		Колебания Марса может быть признаком темной материи, говорится в исследовании
		Темная материя могла помочь образованию сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной
		Новое астрофизическое исследование указывает на существование неизвестного воздействия

В "стандартной" модели космологии предполагают, что частицы темной материи являются "холодными", то есть тяжелыми и медленно движущимися (примером могут служить "массивные частицы со слабым взаимодействием", или вимпы). Это означает, что наш Млечный Путь будет содержать сотни сгустков темной материи, некоторые из которых будут содержать карликовые галактики. Но проблема в том, что мы видим только несколько десятков карликовых галактик вокруг нас, что очень озадачивает. Это может означать, что большинство этих сгустков состоит из [одной] темной материи.

Однако у космологов есть и другие жизнеспособные идеи. Например, если темная материя "теплая" — то есть частицы намного легче и быстрее, например, стерильные нейтрино, — то таких сгустков изначально будет намного меньше. Наблюдения могут дать ученым окончательный ответ на вопрос, какая модель правильная, но для этого им сперва нужно провести точную перепись карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути.

Вершина айсберга

Есть серьезные основания полагать, что карликовые галактики, обнаруженные до сих пор вблизи Млечного Пути или других крупных галактик, являются лишь верхушкой айсберга, и что многие другие остаются скрытыми за светом своих хозяев. "Арракис" сможет обнаружить эту неучтенную популяцию даже на больших расстояниях от нас.

Наблюдение за этим слабым светом звезд оказалось сложной задачей даже для самых больших телескопов на Земле, поскольку оно требует очень глубокой визуализации и съемки больших участков неба. Кроме того, мешает земная атмосфера. "Арракис" будет вести наблюдения из космоса с помощью инновационной камеры, которая проникает глубже как в оптическую, так и в ближнюю инфракрасную часть спектра, и имеет гораздо более широкое поле зрения. (Кстати, камеры этого типа могут также смотреть на Землю с отличным разрешением).

Сотня или около того систем, похожих на Млечный путь, которые будут наблюдаться, расположены на расстоянии около 100 миллионов световых лет от нас, где до сих пор было обнаружено лишь несколько карликовых галактик и ни одного звездного потока. Когда ученые узнают количество новооткрытых карликовых галактик и то, как они будут распределены в пространстве, будет возможность определить правильную космологическую модель.

Как ожидается, "Арракис" найдет много недостающих фрагментов головоломки, которую представляет собой темная материя, дополняя то, что мы уже знаем из близлежащей Вселенной, и то, что мы узнаем в будущем от других грядущих телескопов, таких как "Эвклид" или обсерватория имени Веры Рубин.

Есть надежда, что эти детальные, комбинированные наблюдения наконец раскроют тайну темной материи и помогут нам понять, из чего состоит большая часть материи в космосе.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Темная материя