Астрономи зафіксували найменший у світі “кучугур” темної матерії — все ж утричі масивніше за Сонце

Фантомна гравітація: як крихітне “темне” скупчення у стоп’ятсот раз менше галактики допомагає зрозуміти, з чого побудований Всесвіт

Накладення інфрачервоного випромінювання (чорно-біле) на радіовипромінювання (кольорове). Темний об’єкт з малою масою розташований у проміжку в яскравій частині дуги з правого боку. Джерело: Keck/EVN/GBT/VLBA

Темна матерія — головний космічний “злодій у темряві”. Ми не бачимо її, не вловлюємо жодними приладами у радіо-, оптичному чи інфрачервоному діапазоні, проте саме вона створює форму та траєкторії галактик, дає гравітаційне притяжіння, що тримає мільярди зірок у купах. І ось — колаборація науковців з Інституту Макса Планка, університетів Каліфорнії та Кембриджа вперше виявила найдрібніше “суспільство” темної матерії — загадкове скупчення масою близько 1,13 млн сонць, яке таємно згинає світло, змінює вигини радіо-дуг, але лишається абсолютно невидимим¹.

Як і навіщо полюють на “невидимий Всесвіт”

Все почалося з вивчення надяскравого “Ейнштейнівського кільця” на відстані 10 млрд світлових років. Це ідеальне кільце виникає, коли гігантська галактика згинає світло молодої далекої галактики позаду себе. Напевно ж, щось дивно “щипає” навіть найтоншу дугу, і науковці скористалися цим ефектом для карти гравітації, яку неможливо було побудувати жодним іншим способом.

Космічний “ущип”: у чому сенсація цього відкриття?

Дослідження крихітного “заломлення” — ніби шматок дратує поверхню світлової дуги — засвідчило: тут зосереджена маса у понад мільйон сонячних, але жодних зоряних чи газових випромінювань не виявлено. Всі інструменти — від радіотелескопів до інфрачервоного — не показують жодного сигналу, крім гравітаційного впливу.

Є “невидимий клубок”: явна перемога теорії темної матерії?

Відкриття підтверджує головну концепцію сучасної космології: темна матерія здатна згущуватись у мікроскопічні (за космічними мірками) клубки та перетурбувати структури навіть там, де взагалі немає нічого, крім гравітації. Згідно з “холодною” моделлю темної матерії (ΛCDM), такі скупчення мали б бути звичними у гало Чумацького Шляху, але спіймати “найдрібніших” ще нікому не вдавалось.

Як це вдалося зробити і які технології задіяли?

Вчені використали гравітаційне лінзування: змоделювали розподіл маси за спотворенням світла дуги, “піксель за пікселем” склали карту впливів і виявили, що із врахуванням цього крихітного (у масштабах космосу!) скупчення вся структура дуги і кільця виглядає ідеально. Без нього — утворюються злами і “дірки” у світлі.

Нічого яскравого: це не карликова галактика і не масивне скупчення газу

У відкритого об’єкта жодних слідів випромінювання, тож це або “мертва” гігантська чорна діра без активної акреції, або (набагато імовірніше) — чистий клубок темної матерії, який майже в сто разів компактніший, ніж будь-який із відомих раніше. При цьому його компактність навіть перевищила очікування від комп’ютерних моделей¹.

Чому це важливо й для фізики, і для філософії?

Темна матерія — критичний “цемент” для формування галактик. Якщо такі мікро-скупчення реально існують, це підтверджує ключові моделі розвитку й еволюції Всесвіту. Ба більше — дає шанс зрозуміти, які саме частинки (холодні чи інші) складають темну матерію.

Що далі?

Уже найближчими роками чутливість гравітаційних телескопів дозволить фіксувати ще дрібніші “ущипи” у світлі й, можливо, навіть “відловити” десятки або сотні схожих міні-об’єктів. Кожен — новий крок до розгадки одного з найбільших секретів Всесвіту: що тримає його цілісність і чому більшість маси “не видає себе” ніяким випромінюванням?

Джерела