Искривление пространства-времени вокруг колоссальной массы дало самое детальное измерение космического распределения темной материи.

С помощью гравитационной линзы команда во главе с космологом Кайки Таро Иноуэ из Университета Киндай в Японии нанесла на карту таинственную форму материи в самом маленьком масштабе, который мы когда-либо видели, с разрешением всего 30 000 световых лет. Это может показаться большим, но если учесть, что Млечный Путь составляет около 100 000 световых лет в поперечнике, это более впечатляет. Исследователи смогли нанести на карту то, что мы даже не можем увидеть, в масштабе менее трети размера нашей галактики, на расстоянии более 7,5 миллиардов световых лет. Удивительно. Анализ основывался на случайном выравнивании космических объектов, известном как гравитационная линза. Пространство-время изгибается вокруг массивных тел таким образом, что напоминает ямочки на батуте под вашим телом, когда вы сидите на нем. Если вы катаете шарики по батутному коврику, они будут двигаться не по прямой, а по изогнутой линии, следуя по закругленной поверхности. То же самое происходит со светом, проходящим через пространство, когда он сталкивается с искривленным пространством-временем вокруг массивного объекта, такого как галактика или скопление галактик. Поэтому, если у вас есть, скажем, далекая галактика за одним из этих объектов, свет от более далекой галактики будет искажаться и увеличиваться по мере того, как он проходит через искривленное пространство-время. Одна из причин, по которой это здорово, заключается в том, что ученые могут изучать эти далекие галактики гораздо более подробно, чем они могли бы без линзы. Но то, как свет искажается и размазывается, также может показать распределение гравитации в объективе переднего плана. Это, как выясняется, отличный способ найти, где прячется темная материя. Мы не знаем, что такое темная материя; Он не излучает свет, поэтому мы не можем обнаружить его напрямую. Что мы действительно знаем, так это то, что во Вселенной есть некоторая невидимая масса, создающая избыточную гравитацию. Мы можем обнаружить эффекты этой гравитации и, таким образом, отследить, где скрывается масса. Это все еще не скажет нам, что такое темная материя, но выяснение того, где она находится, может помочь нам понять, как она работает. В случае гравитационной линзы, как только вы вычтете всю нормальную материю (то есть галактики) из распределения массы, декодированной из искаженного света фонового объекта, у вас останется темная материя. Это то, что Иноуэ и его коллеги сделали с гравитационно линзированной галактикой под названием MG J0414 + 0534, которая находится так далеко, что ее свету потребовалось около 11,3 миллиарда лет, чтобы добраться до нас. Сидя немного ближе, галактика переднего плана исказила и разделила этот свет на четыре изображения. Положение этих разделенных изображений не полностью объясняется эффектом линзирования видимых частей в галактике переднего плана. Таким образом, используя мощную Атакамскую большую миллиметровую / субмиллиметровую решетку и новую технику анализа, исследователи вычли эффекты видимых частей галактики-линзы на искаженный свет от MG J0414 + 0534 для более детальной карты темной материи линзы. Эта полученная карта подтверждает теорию о том, что существует много сгустков темной материи внутри галактик, а также в промежутках между ними, как предсказано теорией холодной темной материи. Это впервые подтверждает, что эта теория остается неизменной в масштабе меньшего, чем галактики. Это, по словам исследователей, предлагает новый мощный инструмент, который поможет в стремлении понять темную материю. Неспособность разрешить его распределение в масштабах, меньших, чем галактики, препятствовала усилиям по ограничению его свойств. Возможность сделать это поможет ученым сузить варианты идентичности таинственной, вездесущей массы. Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.