Международная группа ученых, включающая астрономов из Даремского университета в Великобритании, представила самую подробную на сегодняшний день карту темной материи – невидимой субстанции, пронизывающей космос. Это исследование, основанное на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб», проливает свет на то, как темная материя повлияла на формирование звезд, планет и галактик, включая наш Млечный Путь.
Темная материя считается главным «архитектором» Вселенной. Ученые полагают, что в начале времен и темная, и обычная материя были равномерно распределены в пространстве. Однако темная материя начала сгущаться первой, и ее гравитация стала притягивать обычную материю. В этих уплотнениях зародились первые звезды и галактики. «Раскрывая темную материю с беспрецедентной точностью, наша карта показывает, как невидимый компонент Вселенной структурировал видимую материю до такой степени, что это позволило появиться галактикам, звездам и, в конечном счете, самой жизни», – поясняет соавтор исследования доктор Гэвин Леруа из Даремского университета.
Обнаружить темную материю напрямую невозможно – она не излучает, не поглощает и не отражает свет. Ее присутствие выдает только гравитация. Именно этот эффект и запечатлела новая карта. Она подтверждает, что скопления видимой материи точно совпадают со скоплениями темной. Это не случайность, а результат миллиардов лет гравитационного притяжения. «Где бы вы ни нашли обычную материю во Вселенной, вы также найдете и темную материю, – говорит профессор Ричард Мэсси. – Целое вихревое облако темной материи вокруг Млечного Пути обладает достаточной гравитацией, чтобы удерживать всю нашу галактику. Без темной материи Млечный Путь просто разлетелся бы на части из-за вращения».
Для создания карты телескоп «Джеймс Уэбб» вел наблюдения в течение 255 часов за участком неба в созвездии Секстанта, площадь которого в 2,5 раза превышает размер полной Луны. Чтобы «увидеть» невидимое, команда измеряла, как масса темной материи искривляет пространство-время, что, в свою очередь, искажает свет от далеких галактик – эффект, известный как гравитационное линзирование. В результате было обнаружено около 800 000 галактик, многие из которых наблюдались впервые.
Полученная карта примерно в десять раз превосходит по количеству зафиксированных галактик предыдущие наземные карты этого же региона и вдвое – аналогичные карты, созданные с помощью телескопа «Хаббл». «Раньше мы смотрели на размытую картину темной материи. Теперь, благодаря невероятному разрешению „Уэбба“, мы видим невидимый каркас Вселенной в потрясающих деталях», – отмечает доктор Диана Сконьямильо из Лаборатории реактивного движения NASA.
В исследовании активно использовался прибор среднего инфракрасного диапазона MIRI, который особенно эффективен для обнаружения галактик, скрытых за плотными облаками космической пыли. Команда планирует расширить свою работу, нанеся на карту темную материю во всей Вселенной с помощью телескопа «Евклид» и будущего телескопа NASA «Нэнси Грейс Роман». Эти наблюдения помогут ученым лучше понять фундаментальные свойства темной материи и ее эволюцию.
