Нестандартный крест Эйнштейна: революционное открытие темной материи

Международной команде астрофизиков удалось зарегистрировать исключительно редкий космический феномен - "крест Эйнштейна" с нетипичным пятым источником света в центре конфигурации. Это открытие представляет фундаментальный прорыв в изучении темной материи, впервые предоставив возможность прямого наблюдения крупного скопления этой загадочной субстанции.

Гравитационное линзирование - это явление, предсказанное общей теорией относительности Эйнштейна, при котором массивные объекты настолько сильно искривляют пространство-время, что действуют как гигантские космические линзы. Когда массивная галактика или скопление галактик находится точно на линии зрения между Землей и удаленным источником света, гравитационное поле создает множественные изображения фонового объекта.

Классический "крест Эйнштейна" образуется при идеальном выравнивании объектов и создает четыре ярких изображения удаленной галактики или квазара, расположенных симметрично вокруг центральной линзирующей галактики. Эта конфигурация напоминает крест, отсюда и название феномена. Подобные системы крайне редки - во всей наблюдаемой Вселенной зарегистрировано менее 100 подтвержденных случаев.

Ключевая особенность нового открытия заключается в присутствии пятого светового источника в самом центре креста - явление, которое кардинально отличается от стандартной четырехлучевой конфигурации. Согласно теории, такое центральное изображение теоретически возможно (это следует из "теоремы нечетного числа изображений"), но на практике оно почти всегда остается невидимым из-за высокой плотности материи в ядре линзирующей галактики.

Появление видимого пятого изображения стало критическим индикатором присутствия дополнительной скрытой массы, которая изменяет профиль плотности системы таким образом, что центральное изображение становится наблюдаемым.

Французский астроном Пьер Кокс первым заметил аномалию при анализе данных радиотелескопа NOEMA (Northern Extended Millimeter Array), расположенного в французских Альпах. При исследовании системы HerS-3 он обнаружил пять изображений удаленного объекта вместо ожидаемых четырех.

Последующие наблюдения с помощью более мощного комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили подтвердили реальность феномена и исключили возможность инструментальной ошибки или артефактов.

Астрофизик Чарльз Китон и аспирантка Лана Эйд разработали математическую модель системы, которая показала, что наблюдаемые четыре видимые галактики-линзы не способны самостоятельно объяснить появление пятого источника света.

Единственным объяснением пятого изображения стало введение в модель массивного невидимого ореола темной материи, окружающего видимые галактики. Только при учете этой скрытой массы математические расчеты гравитационного линзирования согласовались с наблюдательными данными.

Обнаруженный ореол темной материи изменяет распределение массы в центре линзирующей системы таким образом, что создает условия для формирования видимого центрального изображения.

NOEMA представляет собой самый мощный миллиметровый интерферометр в Северном полушарии, состоящий из 12 антенн диаметром 15 метров каждая. Расположенный на плато де Бюр в французских Альпах на высоте 2550 метров, он обеспечивает высокое разрешение в миллиметровом диапазоне волн.

ALMA - крупнейший наземный астрономический проект, включающий 66 высокоточных антенн, работающих в условиях разреженной атмосферы на высоте 5000 метров в пустыне Атакама. Этот комплекс обеспечивает наивысшее угловое разрешение в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах.

Впервые ученые получили возможность "увидеть" распределение темной материи через ее гравитационное воздействие на свет. Это позволяет изучать пространственную структуру темной материи на масштабах от килопарсеков до субкилопарсековых размеров.

Гравитационное линзирование действует как гигантская природная лупа, увеличивая яркость фоновых объектов в десятки раз. Это предоставляет уникальную возможность одновременно изучать как структуру темной материи в линзе, так и детали далеких галактик, которые иначе были бы недоступны для наблюдений.

Открытие предоставляет новые данные для тестирования различных теорий темной материи, включая модели "холодной" темной материи (CDM) с множественными субструктурами и альтернативные модели "теплой" темной материи (WDM), которая сглаживает мелкомасштабные структуры, сообщает Planet Today.

Обратите внимание: С октября пособия и пенсии в цифровых рублях. Что это значит - подробности в деталях и по этапам