Астрофизики предприняли попытку косвенно нанести на карту темную материю, подобно тому, как если бы мы лили краску в ручей.
Группа исследователей составила карту “Леса Лайман-альфа” ( Lyα-лес — многократное повторение абсорбционной линии Лайман-альфа в спектрах далеких астрономических объектов) и получила дополнительные доказательства того, что формирование галактик и их скоплений лучше объясняется наличием темной материи, чем альтернативными теориями.
Наблюдая за Вселенной, астрономы обнаружили, что галактики и их скопления ведут себя не так, как мы ожидаем. Проще говоря, звезды на окраинах галактик движутся так быстро (в большинстве, но не во всех галактиках), что должны давно были бы улететь в межгалактическое пространство, учитывая количество видимой массы, которую мы можем наблюдать в этих галактиках.
Существуют альтернативные объяснения, такие как Модифицированная ньютоновская динамика (MOND), где предполагается, что гравитация работает иначе при малых ускорениях. Однако у MOND есть свои проблемы, и в настоящее время наиболее популярная среди физиков гипотеза заключается в том, что пространство заполнено невидимой “темной материей”, которая взаимодействует с обычной барионной материей (той, которую мы можем видеть) только посредством гравитации.
Чтобы объяснить динамику галактик и их скоплений, предполагается, что масса темной материи примерно в 10 раз превышает массу обычной барионной материи, но пока мы не нашли никаких прямых доказательств того, что она собой представляет. Кандидаты все еще варьируются от слабо взаимодействующих массивных частиц (вимпов) и аксионов до первичных черных дыр, хотя последний кандидат также начинает выглядеть маловероятным. Также высказывалось предположение, что причиной могут быть сверхмассивные черные дыры, ведущие себя способами, которые нам пока не доступны для понимания.
В новом исследовании астрофизики из Калифорнийского университета в Риверсайде использовали “Лес Лайман-альфа” для попытки косвенно нанести на карту темную материю. По сути, они смотрели на свет от далеких источников и отмечали падения яркости на длине волны водорода. Эти падения соответствуют материи, с которой свет столкнулся на своем пути.
“Это чем-то напоминает театр теней, где мы угадываем фигуру, помещенную между светом и экраном, по ее силуэту”, – сказал в своем заявлении Симеон Берд, доцент кафедры физики и астрономии и ведущий автор исследования.
“Поскольку каждый тип атома поглощает свет по-своему, оставляя своего рода подпись в спектре, можно проследить их присутствие, особенно водорода, самого распространенного элемента во Вселенной”, – пояснил Берд.
В результате картирования этого света получился “лес”, напоминающий множество маленьких деревьев. Команда утверждает, что с помощью спектров водорода можно косвенно отслеживать темную материю, подобно тому, как если бы мы лили краску в ручей.
“Краска будет течь туда, куда течет вода”, – сказал Берд. – “Темная материя обладает гравитацией, поэтому у нее есть гравитационный потенциал. Водородный газ падает в него, и вы используете его как индикатор темной материи. Где он плотнее, там больше темной материи. Вы можете думать о водороде как о краске, а о темной материи как о текущей воде”.
Команда предполагает, что структуры, наблюдаемые на полученной карте, указывают на неизвестное влияние или на то, что темная материя является частицей. Это, конечно же, не “загадка решена”, поскольку мы никогда не наблюдали такую частицу напрямую.
Мы согласны, что это не совсем убедительно”, – добавил Берд. – “Но если это подтвердится в дальнейших исследованиях, то гораздо более вероятно, что это новая частица или какой-то новый тип физики, а не черные дыры, сбивающие с толку наши расчеты”.
Исследование опубликовано в журнале “Journal of Cosmology and Astronarticle Physics”.
Читайте также: Загадочные глубины Вселенной: темная материя из пятого измерения
