Темная материя дала о себе знать

Облака темной материи. Изображение в условных цветах с сайта www.universetoday.com

Вопрос существования темной материи до последнего времени вызывал ожесточенные споры среди ученых. Одни говорили, что это призрачный миф, другие, напротив, считали ее существование закономерным. Для того чтобы расставить все точки над i, необходимы были доказательные наблюдения этой невидимой субстанции. Астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Аризонского университета в Тусоне, похоже, решили эту задачу. При помощи рентгеновской космической обсерватории «Чандра» (Chandra) за 100 часов работы были исследованы два взаимодействующих скопления галактик и последствия их гравитационного воздействия друг на друга.

Этот колоссальный космический объект, который имеет обозначение 1E0657-56, образовался 100 миллионов лет назад, после того как скопления галактик стали пронизывать друг друга со скоростью около 5000 километров в секунду, чтобы, в конце концов, разойтись, «как в море корабли». При проникновении таких больших масс друг в друга неизбежны гравитационные флуктуации, изменяющие направление и скорость движения отдельных членов скопления и газовых облаков.

Но во время изучения объекта выяснилось, что гравитационного влияния обычной материи просто не хватает для объяснения движения и расположения наблюдаемой массы вещества. Даже центры гравитации обоих скоплений находятся не там, где им положено быть «в нормальных условиях». Ученые предположили, что это центры сгущений искомого невидимого вещества. Продолжив исследования на телескопах «Хаббл», VLT (Чили) и «Магеллан» (Чили), им удалось определить точное местоположение невидимых облаков, которые фактически и являются искомой темной материей.

На фото в условном синем цвете впервые представляется возможность увидеть сгустки этого таинственного тумана, заполняющего Вселенную. Взаимодействие отдельных струй галактического вещества показывает, как ими «руководит» темная материя. Обычно это увидеть невозможно, так как темная и обычная (барионная) материя перемешаны, как, например, дым от костра и сигарет, поэтому их гравитационное воздействие накладывается друг на друга.

Эффект гравитационного линзирования. Изображение: NASA/CXC/M.Weiss с сайта chandra.harvard.edu

Возможность увидеть «игру» темной материи в пространстве можно получить только благодаря катастрофам масштабного гравитационного характера, как это и произошло с объектом 1E0657-56. Выявить истинную причину этого гравитационного спектакля удалось по искажениям (усилению светового потока) известного эффекта гравитационного линзирования.

На этот раз роль линзы сыграло невидимое вещество. Космический объектив показал, что в процессе столкновения облака горячего газа, входящего в состав галактик, оставили тянущиеся газовые хвосты. Но, согласно теории, темная материя не испытывает никакого сопротивления, проходя через барионную, тогда как последняя «цепляется за что угодно», так как участвует еще и в электромагнитных взаимодействиях между атомами, а не только в гравитационных, как сама невидимая субстанция. Значит, на найденные галактические хвосты подействовало не что иное, как темное вещество.

Ученые сделали лишь первый серьезный шаг в изучении тайн темной материи. Теперь они будут искать другие подобные объекты, чтобы окончательно удостовериться в том, что эта «невидимка» — не призрачное «найди то, не знаю что», а реальная часть нашего мира.

Источники:
1) Galaxy Collision Separates Out the Dark Matter // Universe Today, 21.08.2006.
2) NASA Finds Direct Proof of Dark Matter // Пресс-релиз NASA, 21.08.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

См. также:
1) Сергей Попов. Черная кошка обнаружена // Астрономическая научная картинка дня, выпуск 84, 23.08.2006.
2) Marusa Bradac, Douglas Clowe, Anthony H. Gonzalez, Phil Marshall, William Forman, Christine Jones, Maxim Markevitch, Scott Randall, Tim Schrabback, Dennis Zaritsky. Strong and weak lensing united III: Measuring the mass distribution of the merging galaxy cluster 1E0657-56 // astro-ph/0608408, 18.08.2006.