Около 85% материи во Вселенной является темной [1], и того типа, который физики не понимают. Хотя она не светит и не поглощает свет, астрономы могут обнаружить эту темную материю по ее влиянию на звезды и галактики, особенно по ее гравитационному притяжению.
Крупный проект с использованием мощных обзорных телескопов ESO теперь более четко, чем когда-либо прежде, показывает взаимосвязь между этой загадочной темной материей и сияющими галактиками, которые мы можем наблюдать напрямую [2].В проекте, известном как Kilo-Degree Survey (KiDS), используются изображения, полученные с помощью телескопа VLT Survey Telescope и его огромной камеры OmegaCAM.
Этот телескоп, расположенный в обсерватории Паранал ESO в Чили, предназначен для съемки ночного неба в видимом свете и дополняется инфракрасным обзорным телескопом VISTA. Одна из основных целей VST — составить карту темной материи и использовать эти карты для понимания таинственной темной энергии, которая вызывает ускорение расширения нашей Вселенной.
Лучший способ выяснить, где находится темная материя, — это гравитационное линзирование — искажение ткани Вселенной под действием силы тяжести, которое отклоняет свет, исходящий от далеких галактик, далеко за пределами темной материи. Изучая этот эффект, можно нанести на карту места, где гравитация наиболее сильна, и, следовательно, где находится материя, включая темную материю.
В рамках первого набора документов международная группа исследователей KiDS, возглавляемая Коэном Куийкеном из Лейденской обсерватории в Нидерландах [3], использовала этот подход для анализа изображений более двух миллионов галактик, обычно размером 5,5 миллиардов световых лет. прочь [4]. Они изучили искажение света, излучаемого этими галактиками, который искривляется, когда проходит через массивные сгустки темной материи во время своего путешествия на Землю.Первые результаты получены только на 7% площади окончательного обзора и сосредоточены на картировании распределения темной материи в группах галактик.
Большинство галактик живут группами, включая наш Млечный Путь, который является частью Местной группы, и понимание того, сколько темной материи они содержат, является ключевым тестом всей теории образования галактик в космической паутине. Из-за эффекта гравитационного линзирования оказалось, что эти группы содержат примерно в 30 раз больше темной материи, чем видимая материя.
«Интересно, что самая яркая галактика почти всегда находится в центре сгустка темной материи», — говорит Массимо Виола (Лейденская обсерватория, Нидерланды), ведущий автор одной из первых статей KiDS.«Это предсказание теории формирования галактик, согласно которому галактики продолжают собираться в группы и скапливаться в центре, никогда раньше не демонстрировалось так ясно с помощью наблюдений», — добавляет Коэн Куйкен.
Полученные данные — это только начало крупной программы по использованию огромных наборов данных, поступающих с обзорных телескопов, и теперь данные становятся доступными для ученых всего мира через архив ESO.Обзор KiDS поможет еще больше расширить наше понимание темной материи. Возможность объяснить темную материю и ее эффекты станет крупным прорывом в физике.
Примечания[1] Астрономы обнаружили, что общая масса / энергия Вселенной делится на 68% темной энергии, 27% темной материи и 5% «нормальной» материи. Таким образом, цифра 85% относится к фракции «материи», которая является темной.
[2] Суперкомпьютерные расчеты показывают, как Вселенная, заполненная темной материей, будет развиваться: со временем темная материя сгустится в огромную космическую паутину, а галактики и звезды образуются там, где газ всасывается в самые плотные скопления темной материи.[3] Международная группа исследователей KiDS включает ученых из Нидерландов, Великобритании, Германии, Италии и Канады.
[4] В этой работе использовалась трехмерная карта групп галактик, предоставленная проектом Galaxy And Mass Assembly (GAMA) после обширных наблюдений на англо-австралийском телескопе.Дополнительная информация: http://kids.strw.leidenuniv.nl/papers.php