Предложен новый способ увидеть темную материю

Астрономы нашли новый способ «увидеть» неуловимые ореолы темной материи, окружающие галактики, с помощью новой техники, в 10 раз более точной, чем предыдущий лучший метод. Работа опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ученые в настоящее время подсчитали, что до 85% массы Вселенной фактически невидимо. Эту «темную материю» нельзя наблюдать напрямую, потому что она не взаимодействует со светом так же, как обычная материя, из которой состоят звезды, планеты и жизнь на Земле.

Так как же измерить то, что нельзя увидеть? Ключ в том, чтобы измерить эффект гравитации, создаваемый темной материей.

«Это все равно, что смотреть на флаг, чтобы узнать, какой там ветер. Вы не можете увидеть ветер, но движение флага говорит вам, насколько сильно он дует. » — объясняют ученые.

Новое исследование фокусируется на эффекте, называемом слабым гравитационным линзированием, который является особенностью общей теории относительности Эйнштейна. «Темная материя очень слегка исказит изображение всего, что находится за ней», — говорит Эдвард Тейлор, который принимал участие в исследовании. «Эффект немного похож на чтение газеты через дно бокала».

Слабое гравитационное линзирование — уже один из самых успешных способов составить карту содержания темной материи во Вселенной. Теперь астрономы использовали телескоп ANU 2.3 м в Австралии, чтобы отобразить, как вращаются гравитационно линзированные галактики.

«Поскольку мы знаем, как звезды и газ должны двигаться внутри галактик, мы примерно знаем, как должна выглядеть эта галактика», — говорит Пол Гурри, руководитель исследования. «Измеряя, насколько искажены реальные изображения галактик, мы можем выяснить, сколько темной материи потребуется, чтобы объяснить то, что мы видим».

Новое исследование показывает, как эта информация о скорости позволяет более точно измерить эффект линз, чем это возможно при использовании одной только формы. «С нашим новым взглядом на темную материю, — говорит Гурри, — мы надеемся получить более четкое представление о том, где находится темная материя и какую роль она играет в формировании галактик».

Будущие космические миссии, такие как космический телескоп Nancy Grace Roman и космический телескоп Euclid Европейского космического агентства, отчасти предназначены для проведения таких измерений на основе форм сотен миллионов галактик. «Мы показали, что можем внести реальный вклад в эти глобальные усилия с помощью относительно небольшого телескопа, построенного в 1980-х годах, просто взглянув на проблему с другой стороны», — добавляет Тейлор.

Pol Gurri et al. The first shear measurements from precision weak lensing, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093/mnras/staa2893