Бледное свечение между галактиками может быть признаком темной материи

Темная материя — неопределенный тип частиц, проявляющий себя через гравитацию, но никак не взаимодействующий с обычной материей — пронизывает галактические кластеры. Так как неуловимая субстанция не излучает свет, точно определить ее распределение весьма сложно, несмотря на то, что она составляет большую часть кластерной массы. Но едва уловимое свечение, также известное как внутрикластерный свет, может помочь определить приблизительное местонахождение темной материи — так утверждают ученые в докладе, опубликованном в архиве препринтов arXiv.org. Вероятно, этот посредник в итоге поможет исследователям лучше понять суть темной материи и ее поведение.

Рост галактических кластеров обусловлен поглощением новых галактик. При ассимиляции галактик их может разорвать на части, а их звезды разбросать по пространству. Именно эти звезды и производят внутрикластерный свет. Команда астрономов выяснила, что там, где есть внутрикластерный свет, присутствует и темная материя.

«Форма этого рассеянного света хорошо очерчивает форму общей массы кластера, — говорит соавтор исследования Мирея Монтес, астрофизик из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее. — Когда звезды остаются без своих галактик, их подталкивает гравитация темной материи — и в итоге собирает в те же области, в которых концентрируется сама темная материя».

Обычно для определения распределения темной материи ученые используют эффект гравитационного линзирования. Масса галактического кластера искривляет свет более далеких объектов — словно линза. Измерив это искривление, можно увидеть, как распределена масса темной материи внутри кластера. Однако астрофизик из Университета штата Огайо Стэйси Ким уверен, что сделать это невероятно сложно. Измерить внутрикластерный свет проще, но уловить слабое свечение тоже нелегко, так что процедура требует длительных наблюдений на мощном телескопе.

Порой ученые применяют еще один метод для изучения темной материи — рентгеновское излучение, испускаемое горячим газом внутри кластера. Но если галактический кластер не так давно объединился с другим, то рентгеновское излучение будет исходить от столкновения газовых облаков, а не от темной материи. Поэтому картографирование материи при помощи рентгеновских лучей в итоге может быть искажено. Звезды, производящие внутрикластерный свет, не испытывают такой проблемы: слияния кластеров не влияют на них так, как на облака газа.

Изучив шесть галактических кластеров и наблюдая за каждым при помощи космического телескопа «Хаббл», исследователи обнаружили, что распределение внутрикластерного свет соответствует распределению массы темной материи, определенному гравитационным линзированием. Распределение рентгеновского излучения не соответствовало результатам других измерений, так как каждый из шести кластеров подвергся недавнему столкновению с другими. Команда надеется изучить больше кластеров, чтобы понять, распространяется ли соответствие распределения темной материи и внутрикластерного света повсеместно.

Если распределение темной материи в галактических кластерах не будет соответствовать стандартным теоретическим предсказаниям, это может обнаружить новые свойства неопознанных частиц. Например, темная материя может взаимодействовать сама с собой. Так что иметь в арсенале новый метод отслеживания темной материи не будет лишним.