Астрономы показали, как темная материя сформировала каркас Вселенной

❋ 4.4

Астрономы разработали детальную карту распределения массы на участке неба COSMOS-Web. На ней показана гипотетическая темная материя, составляющая примерно 85% всей материи во Вселенной и ответственная за формирование галактик и крупных космических структур. Таким образом, ученые смогли рассмотреть «скелет» космической паутины и показать, как темная и обычная материя формируют Вселенную.

Астрономия

# галактики

# Джеймс Уэбб

# космическая паутина

# ранняя вселенная

# темная материя

# филаменты

Новая карта участка неба COSMOS Web, включающая распределение гипотетической темной материи. При ее разработке ученые измерили, как гравитация этой таинственной субстанции действует на «скрытый каркас» Вселенной, на котором строятся видимые галактики. Наложенные контуры на изображении отражают области с одинаковой плотностью темной материи. Синим цветом отмечены зоны с ее максимальной концентрацией. / © Dr. Gavin Leroy/COSMOS-Webb collaboration

Темная материя, недоступная прямому наблюдению в оптическом и инфракрасном диапазонах, играет определяющую роль в устройстве мироздания. Без нее формирование звезд и галактик в нынешних объемах происходило бы много медленнее, поставив под угрозу существование наблюдаемой Вселенной. Поскольку эта гипотетическая субстанция не излучает и не поглощает свет, о ее присутствии ученые судят по гравитационному влиянию на видимую материю и свет от далеких галактик.

Один из наиболее надежных методов таких исследований — гравитационное линзирование, при котором массивные структуры слегка искажают формы фоновых объектов. До сих пор карты, построенные таким образом, либо охватывали большие участки неба с низкой детализацией, либо отличались высоким разрешением, но на очень малых масштабах.

Авторы новой научной работы, представленной в журнале Nature Astronomy, команда под руководством Дианы Сконьямильо (Diana Scognamiglio) из Лаборатории реактивного движения NASA, использовала данные обзорной программы COSMOS-Web. Их получили с помощью инфракрасной камеры NIRCam, установленной на борту космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Проанализировав изображения в двух инфракрасных диапазонах, астрономы измерили формы более чем 179 тысяч далеких галактик. Благодаря исключительному качеству изображений исследователи достигли плотности измерений, составляющей приблизительно 129 галактик на квадратную угловую минуту — более чем вдвое выше, чем в предыдущих картах, построенных по данным «Хаббла».

Карта распределения темной материи, основанная на данных, полученных при помощи космического телескопа «Хаббл» / © Dr. Gavin Leroy/Professor Richard Massey/COSMOS-Webb collaboration.

Эти измерения легли в основу разработки карты распределения массы на изучаемом участке неба. Подход позволил различить не только массивные скопления галактик, но и тонкие нити темной материи — так называемые филаменты, соединяющие скопления в единую космическую сеть, — а также области с пониженной плотностью вещества. Кроме того, карта прослеживает структуры на больших космологических расстояниях, сформировавшихся на ранних этапах эволюции Вселенной.

Сравнение новой карты с данными, ранее полученными в других диапазонах, в том числе рентгеновском, показало, что в большинстве случаев плотные сгустки массы совпадают с известными скоплениями галактик. Особый интерес представляют структуры, почти невидимые в свете или рентгеновском излучении. Это указывает на существование «скрытых» или малосветящихся областей, где доминирует темная материя.

Полученная карта, по мнению авторов исследования, стала своеобразным эталоном для проверки космологических моделей и свойств темной материи. Дальнейшие наблюдения позволят изучить, как окружающая среда влияет на эволюцию галактик, а также проследить рост космических структур с беспрецедентной точностью. Если выводы ученых верны, орбитальная обсерватория «Джеймс Уэбб» смогла не только заглянуть в раннюю Вселенную, но и буквально «взвесить» ее невидимую основу.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.