Ученые впервые обнаружили тёмную материю на "космической паутине"

Впервые астрономы обнаружили тёмную материю, висящую на массивных филаментах, простирающихся через вселенную и формирующих "космическую паутину", которая ловит галактики, подобно утренней росе на паутине паука.

Исследователи из университета Йонсе в Сеуле, Южная Корея, использовали телескоп Субару - оптико-инфракрасный телескоп высотой 8,2 метра, расположенный недалеко от вершины Маунакеа на Гавайях - и эффект, который гравитация оказывает на свет, чтобы косвенно наблюдать тёмную материю, расположенную на филаментах космической паутины в кластере Кома.

Это впервые зафиксированное обнаружение тёмной материи на космической паутине, и это может помочь подтвердить, как эта структура, с нитями, протянувшимися на десятки миллионов световых лет, повлияла на эволюцию вселенной.

Также известный как Абелл 1656, кластер Кома представляет собой сборище более тысячи галактик и находится примерно в 321 миллионах световых лет от нас в направлении созвездия Волосы Вероники. Из-за своих огромных размеров и относительной близости кластер Кома идеально подходит для научных исследований тёмной материи на филаментах космической паутины.

Космическая паутина представляет собой сеть филаментов, состоящую из материи, которая подает газ в галактики, помогая им расти. Эта сеть также способствует объединению галактик, направляя их к кластеризации.

Основные филаменты космической паутины сами по себе являются стенами галактических сверхкластеров, и стена, соответствующая кластеру Кома, известна как "великая стена". Великая стена фактически была первой супербольшой структурой во вселенной, обнаруженной когда-либо.

Считается, что кластеры галактик собираются в точках пересечения филаментов, но эти филаменты, вероятно, прерываются между галактиками и образуют так называемые "интракластерные филаменты". Тёмная материя предполагается протекать вдоль этих филаментов космической паутины, свисающих от этих интракластерных филаментов.

Тёмная материя как космический каркас

Хотя космическая паутина, самая крупная структура во вселенной, известна уже десятилетиями, астрономы видят лишь слабое сияние ее газовых филаментов, когда они освещаются яркими областями в сердцах галактик, питаемых кормящими сверхмассивными черными дырами. Эти активные черные дыры называют квазарами.

В прошлом году Кековский космический веб-имиджер, также на вершине Маунакеа, поймал первый прямой свет, исходящий от волокнистых филаментов, пересекающихся и простирающихся в самых темных уголках космоса. Это филаменты, которые находятся в изоляции между галактиками, в самых крупных и скрытых частях космической паутины.

"Видеть" местоположение тёмной материи вокруг этих филаментов космической паутины - совершенно другая история, однако. Это происходит потому, что, несмотря на то, что она составляет примерно 85% всей массы во вселенной, тёмная материя невидима, так как не взаимодействует с светом, в отличие от обыденной материи, из которой состоят звезды и пыль.

Господство тёмной материи над обыденной также означает, что она властвует над филаментами космической паутины, формируя невидимую опору, вдоль которой формируется структура вселенной.

Тем не менее, даже несмотря на то, что тёмная материя не взаимодействует со светом, она взаимодействует с гравитацией — и это взаимодействие влияет на движение обыденной материи и света, который мы видим.

Команда исследователей, занимавшихся этим исследованием, воспользовалась этим концептом, используя его для обнаружения тёмной материи на филаментах космической паутины, протянутых через Кластер Кома.

Теория гравитации Альберта Эйнштейна от 1915 года, называемая общей теорией относительности, предполагает, что объекты с массой заставляют ткань пространства-времени изгибаться. В свою очередь, теория объясняет, что то, что мы воспринимаем как гравитацию, возникает из этого изгиба. Кроме того, когда свет от источника на заднем плане проходит через этот изгиб, его путь отклоняется.

Это может привести к тому, что источники на заднем плане кажутся перемещающимися на небе, усиливаются или, в некоторых экстремальных случаях, даже появляются в нескольких точках на одном изображении. Это называется гравитационным линзированием.

Таким образом, используя свет от галактик и звезд за Кластером Кома, а также с использованием высокой чувствительности, высокого разрешения и широкого поля зрения гипер-суперкамеры Subaru, команда впервые обнаружила слабый эффект линзирования тёмной материи на интракластерных филаментах.

Это первое обнаружение тёмной материи на терминальных сегментах космической паутины дополнительно подтверждает существование масштабной структуры, распространяющейся по всей вселенной.

Результаты работы команды были опубликованы в январе в журнале Nature Astronomy.