Астрономы обнаружили рекордно малый «темный объект», предположительно являющийся сгустком темной материи, зафиксировав слабое гравитационное возмущение в кольце Эйнштейна B1938+666. Этот объект, находящийся на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли, стал самым маломассивным из когда-либо найденных с помощью метода гравитационного линзирования.
Объектом исследования послужило кольцо Эйнштейна B1938+666, впервые обнаруженное в 1990-х годах. Его первоначальные изображения были получены с помощью космического телескопа «Хаббл» и обзора Pan-STARRS. Структура представляет собой световое гало от очень далекой галактики, свет которой гравитационно искривлен более близкой к нам галактикой, расположенной на переднем плане.
Открытие стало возможным благодаря явлению гравитационного линзирования, предсказанному общей теорией относительности Альберта Эйнштейна в 1915 году. Согласно теории, массивные объекты, такие как галактики, искривляют своим гравитационным полем путь света от более далеких источников. Этот эффект не только искажает изображение, но и значительно его увеличивает.
Кольцо Эйнштейна формируется при идеальном выравнивании наблюдателя, линзирующего объекта (передней галактики) и фонового источника света. В этом случае свет от дальнего объекта изгибается в почти идеальный круг. При неидеальном выравнивании могут возникать другие формы, такие как кресты, зигзаги или даже вопросительные знаки.
Новые результаты были опубликованы 9 октября в двух исследованиях в журналах Nature Astronomy и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Группа исследователей под руководством астрономов Джона Маккина (Университет Гронингена, Нидерланды; Университет Претории, ЮАР), Симоны Веджетти и Девона Пауэлла (Институт астрофизики Макса Планка, Германия) обнаружила «незаметное колебание» или «сужение» в одной из ярких дуг радиоволн внешнего кольца B1938+666.
Это возмущение указывало на присутствие скрытой массы. Для его фиксации потребовалась объединенная наблюдательная мощность телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, Антенной решетки со сверхдлинными базами (VLBA) в Нью-Мексико и Европейской сети интерферометрии со сверхдлинными базами. Вместе они создали виртуальный телескоп размером с Землю.
Объем и сложность полученных данных были настолько велики, что ученым пришлось разработать «новые численные подходы» для их моделирования, что ранее не делалось. Эти методы позволили выделить гравитационный сигнал от небольшого объекта на фоне массивной линзирующей галактики.
Масса обнаруженного «темного объекта» составляет примерно в 1 миллион раз больше массы Солнца. Этот показатель делает его примерно в 100 раз меньше предыдущего рекордсмена среди наименее массивных объектов, обнаруженных с помощью гравитационного линзирования. Наиболее вероятным кандидатом является сгусток темной материи.
Темная материя, составляющая около 27% известной Вселенной, невидима и не взаимодействует со светом. Гравитационное линзирование остается одним из немногих способов ее прямого обнаружения. Это открытие служит важной проверкой «теории холодной темной материи», которая предполагает, что частицы темной материи движутся медленно, что позволяет им собираться в сгустки.
Согласно этой теории, каждая галактика, включая наш Млечный Путь, должна быть заполнена подобными сгустками. Однако до сих пор было идентифицировано лишь три других потенциальных кандидата на роль таких малых объектов. Новая методология анализа данных значительно упростит поиск подобных структур в будущем. Ожидается, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружит множество новых колец Эйнштейна, которые станут целями для дальнейших исследований.
Объектом исследования послужило кольцо Эйнштейна B1938+666, впервые обнаруженное в 1990-х годах. Его первоначальные изображения были получены с помощью космического телескопа «Хаббл» и обзора Pan-STARRS. Структура представляет собой световое гало от очень далекой галактики, свет которой гравитационно искривлен более близкой к нам галактикой, расположенной на переднем плане.
Открытие стало возможным благодаря явлению гравитационного линзирования, предсказанному общей теорией относительности Альберта Эйнштейна в 1915 году. Согласно теории, массивные объекты, такие как галактики, искривляют своим гравитационным полем путь света от более далеких источников. Этот эффект не только искажает изображение, но и значительно его увеличивает.
Кольцо Эйнштейна формируется при идеальном выравнивании наблюдателя, линзирующего объекта (передней галактики) и фонового источника света. В этом случае свет от дальнего объекта изгибается в почти идеальный круг. При неидеальном выравнивании могут возникать другие формы, такие как кресты, зигзаги или даже вопросительные знаки.
Новые результаты были опубликованы 9 октября в двух исследованиях в журналах Nature Astronomy и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Группа исследователей под руководством астрономов Джона Маккина (Университет Гронингена, Нидерланды; Университет Претории, ЮАР), Симоны Веджетти и Девона Пауэлла (Институт астрофизики Макса Планка, Германия) обнаружила «незаметное колебание» или «сужение» в одной из ярких дуг радиоволн внешнего кольца B1938+666.
Это возмущение указывало на присутствие скрытой массы. Для его фиксации потребовалась объединенная наблюдательная мощность телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, Антенной решетки со сверхдлинными базами (VLBA) в Нью-Мексико и Европейской сети интерферометрии со сверхдлинными базами. Вместе они создали виртуальный телескоп размером с Землю.
Объем и сложность полученных данных были настолько велики, что ученым пришлось разработать «новые численные подходы» для их моделирования, что ранее не делалось. Эти методы позволили выделить гравитационный сигнал от небольшого объекта на фоне массивной линзирующей галактики.
Масса обнаруженного «темного объекта» составляет примерно в 1 миллион раз больше массы Солнца. Этот показатель делает его примерно в 100 раз меньше предыдущего рекордсмена среди наименее массивных объектов, обнаруженных с помощью гравитационного линзирования. Наиболее вероятным кандидатом является сгусток темной материи.
Темная материя, составляющая около 27% известной Вселенной, невидима и не взаимодействует со светом. Гравитационное линзирование остается одним из немногих способов ее прямого обнаружения. Это открытие служит важной проверкой «теории холодной темной материи», которая предполагает, что частицы темной материи движутся медленно, что позволяет им собираться в сгустки.
Согласно этой теории, каждая галактика, включая наш Млечный Путь, должна быть заполнена подобными сгустками. Однако до сих пор было идентифицировано лишь три других потенциальных кандидата на роль таких малых объектов. Новая методология анализа данных значительно упростит поиск подобных структур в будущем. Ожидается, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружит множество новых колец Эйнштейна, которые станут целями для дальнейших исследований.
