Физики разгадали загадку древней галактики, обнаруженной телескопом Уэбба

На фото слева направо: Хай-Бо Ю, Демао Конг и Даненг Ян. Автор: Hai-Bo Yu, UC Riverside.

В сентябре прошлого года космический телескоп Джеймса Уэбба, или JWST, обнаружил JWST-ER1g, массивную древнюю галактику, которая сформировалась, когда Вселенной было всего четверть ее нынешнего возраста. Удивительно, но с этой галактикой связано кольцо Эйнштейна. Это потому, что JWST-ER1g действует как линза и преломляет свет от удаленного источника, который затем выглядит как кольцо — явление, называемое сильным гравитационным линзированием, предсказанное в общей теории относительности Эйнштейна.

Общая масса, заключенная внутри кольца, состоит из двух компонентов: звездной и темной материи.

«Если мы вычтем звездную массу из общей массы, мы получим массу темной материи внутри кольца», — сказал Хай-Бо Ю, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде, чья команда опубликовала новую работу о JWST-ER1g в журнале The Astrophysical Journal Letters. «Но значение массы темной материи кажется выше, чем ожидалось. Это озадачивает. В нашей статье мы предлагаем объяснение».

Гало темной материи — это ореол невидимой материи, который пронизывает и окружает такую галактику, как JWST-ER1g. Хотя темная материя никогда не обнаруживалась в лабораториях, физики уверены, что темная материя, составляющая 85% вещества Вселенной, существует.

«Когда обычная материя — первозданный газ и звезды — сжимается и конденсируется в гало темной материи JWST-ER1g, это может сжимать гало, что приводит к высокой плотности», — сказал Демао Конг, аспирант второго курса UCR. «Наши численные исследования показывают, что этот механизм может объяснить высокую плотность темной материи JWST-ER1g — больше массы темной материи в том же объеме, что приводит к более высокой плотности».

По словам Даненга Янга, научного сотрудника UCR и соавтора статьи, JWST-ER1g, образовавшаяся через 3,4 миллиарда лет после Большого взрыва, предоставляет «отличный шанс узнать о темной материи».

«Этот объект с сильным линзированием уникален, поскольку он имеет идеальное кольцо Эйнштейна, из которого мы можем получить ценную информацию об общей массе внутри кольца, что является критическим шагом для проверки свойств темной материи», — сказал он.

JWST НАСА представляет собой орбитальную инфракрасную обсерваторию. Также называемый телескопом Уэбба, он предназначен для ответов на вопросы о Вселенной. Это самый большой, сложный и мощный космический телескоп из когда-либо созданных.

«JWST предоставляет нам беспрецедентную возможность наблюдать древние галактики, образовавшиеся, когда Вселенная была молодой», — сказал Ю. «Мы ожидаем увидеть больше сюрпризов от JWST и вскоре узнать больше о темной материи».

Исследование было поддержано Фондом Джона Темплтона и Министерством энергетики США.

Название исследовательской статьи в открытом доступе — «Интерпретации холодной темной материи и самодействующей темной материи объекта сильной гравитационной линзы JWST-ER1».

Больше информации: Demao Kong et al, Cold Dark Matter and Self-interacting Dark Matter Interpretations of the Strong Gravitational Lensing Object JWST-ER1, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad394b

Источник: University of California - Riverside