Сгустки темной материи, выявленные CFHTLenS
(Clumps of dark matter revealed by CFHTLenS)
Три новые карты проливают свет на темную материю
Три независимые группы астрономов выпустили новые и улучшенные карты, где темная материя скрывается в некоторых частях Вселенной. Все три группы нанесли на карту загадочную субстанцию, глядя на то, как ее присутствие искажает изображения далеких галактик, когда их свет приходит на Землю. Наряду с предоставлением более полных сведений о темной материи, исследования могут предоставить важную информацию о другой загадочной субстанции - темной энергии.
Около 95% энергии/массы Вселенной, как полагают, составляет темная материя и темная энергия — две субстанции, о которых физики знают очень мало. Темная материя не может быть обнаружена непосредственно, но, как полагают, составляет около 23% от массы/энергии Вселенной. Ее существование было выведено из гравитационного воздействия, которое она оказывает на видимую материю, такую как галактики. Темная энергия, которая также является невидимой, как полагают, составляют около 72% от массы/энергии Вселенной и ее существование выводится из ускоряющегося расширения Вселенной.
Гравитационное линзирование
Одна группа исследователей использовала данные телескопа Канада-Франция-Гавайи (CFHT - Canada–France–Hawaii telescope) для того, чтобы составить карту расположения темной материи в четырех регионах неба. Обзор, известный как CFHTLenS, включает в себя около 10 миллионов галактик, которые все расположены на расстоянии около шести миллионов световых лет от Земли. Когда свет от этих галактик идет к Земле, на него воздействует гравитационное поле темной материи, которую он проходит на своем пути - явление, называемое гравитационным линзированием. Это искажает как форму галактик так и их взаимную ориентацию, видимые на Земле ? и эти отклонения можно использовать для составления карты плотности темной материи.
Наблюдаемые в течение пяти лет, были изучены четыре различные участка неба - каждый примерно 1° на 1° - с помощью камеры на MegaCam CFHT. Изображения охватывают гораздо большую площадь вселенной, чем предыдущая карта этой группы - она охватывала лишь 0,25° на 0,25°. Карты показывают, что темная материя имеет тенденцию группироваться вокруг больших скоплений галактик, что астрономы и ожидали, но не могут подтвердить, в обширных участках Вселенной.
Сейчас группа исследователей применяет свою методику анализа данных от Очень Большого Телескопа (Very Large Telescope) в Чили, которая должна привести к нанесению на карту гораздо большей части неба. «В течение ближайших трех лет мы получим изображение более чем в 10 раз большей площади с помощью CFHTLenS, приближая нас все ближе к цели понимания таинственной темной стороны Вселенной», говорит член группы Коэн Куджкен (Koen Kuijken) из Лейденского университета в Нидерландах.
Сдвиг блеска
Две другие карты темной материи были сделаны двумя независимыми группами, каждая из которых претендует быть первой из тех, кто показал, что измерения «космического сдвига» могут быть однозначно сделаны наземными телескопами. Космический сдвиг — это тип гравитационного линзирования, который делает удаленный объект кажущимся растянутым - превращая круговое изображение в эллиптическое, например. На основе анализа космического сдвига изображений далеких галактик, собранных за девять лет в обзоре Sloan Digital Sky Survey (SDSS), исследователи смогли воссоздать скопления темной материи.
Исследовательские группы - одна в значительной степени основана в лаборатории Ферми, а другая в Национальной лаборатории Лоренса Беркли (LBNL) - смогли улучшить свои измерения путем объединения нескольких снимков одной и той же части неба, полученные в период 2000-2009 годы. Известный как «со-дополнение», этот метод помогает снизить влияние атмосферных искажений на сдвиг измерений и повысить надежность сигналов от очень далеких и очень слабых галактик.
В результате карты темной материи могут быть использованы и для получения более полного представления о темной энергии, потому что темная энергия должна иметь заметное воздействие на то, как темная материя распределена во Вселенной - в частности, как она имеет тенденцию группироваться вместе.
«Сообщество строит измерения на космическом сдвиге в течение нескольких лет», говорит Эрик Хафф (Eric Huff), который является членом группы LBNL. «Но есть также некоторый скептицизм относительно того, что измерения могут быть сделаны достаточно точно, чтобы добраться до темной энергии. Показано, что мы сможем достичь требуемой точности таких исследований на этом пути, что очень важно для следующего поколения объемных обследований.»
Об авторе
Хэмиш Джонстон (Hamish Johnston), редактор
physicsworld.com