Создана самая детальная карта тёмной материи, показывающая её роль в формировании галактик

Используя данные космического телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы создали одну из самых детальных на сегодняшний день карт тёмной материи. Измеряя, как гравитация невидимой материи искривляет свет фоновых галактик, карта показывает, как тёмная материя служит скрытым каркасом, на котором построены видимые галактики. Наложенные контуры отмечают области равной плотности тёмной материи, выделяя места её наибольшей концентрации (показана синим цветом). Автор: Доктор Гэвин Лерой/коллаборация COSMOS-Webb.

Учёные создали карту тёмной материи с самым высоким разрешением, показывающую её влияние на формирование звёзд, галактик и планет.

Исследование, проведённое с участием астрономов из Даремского университета (Великобритания), раскрывает больше деталей о том, как эта невидимая субстанция помогала притягивать обычную материю в такие галактики, как Млечный Путь, и планеты, как Земля. Результаты, основанные на новых данных телескопа «Джеймс Уэбб», опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Распределение тёмной материи в поле COSMOS, наблюдавшееся космическим телескопом «Хаббл» (слева) и телескопом «Джеймс Уэбб» (справа). Автор: Доктор Гэвин Лерой/профессор Ричард Масси/коллаборация COSMOS-Webb.

Новая карта подтверждает предыдущие исследования и предоставляет новые детали о взаимосвязи между тёмной материей и обычной материей, из которой состоим мы и всё, что нас окружает. Учёные полагают, что тёмная материя сначала сгруппировалась в сгустки, а затем притянула к себе обычную материю, создав регионы, где начали формироваться звёзды и галактики. Таким образом, тёмная материя определила крупномасштабное распределение галактик, которое мы наблюдаем сегодня.

Соавтор исследования, доктор Гэвин Лерой из Института вычислительной космологии Даремского университета, заявил:

«Эта карта раскрывает невидимую, но важнейшую роль тёмной материи — истинного архитектора Вселенной, который постепенно организует структуры, наблюдаемые нами в телескопы».

Карта распределения тёмной материи в поле COSMOS, наблюдавшемся телескопами «Хаббл» (слева) и «Джеймс Уэбб» (справа). Автор: Доктор Гэвин Лерой/профессор Ричард Масси/коллаборация COSMOS-Webb.

Тёмная материя не излучает, не отражает, не поглощает и не блокирует свет, проходя сквозь обычную материю, как призрак. Однако она взаимодействует с остальной Вселенной через гравитацию, что новая карта демонстрирует с беспрецедентной чёткостью. Наблюдения «Уэбба» подтверждают, что тесное совпадение карт тёмной и обычной материи не является случайностью, а вызвано гравитационным притяжением тёмной материи на протяжении космической истории.

Профессор Ричард Масси, соавтор исследования, отметил:

«Миллиарды частиц тёмной материи проходят через ваше тело каждую секунду. Это безвредно, они нас не замечают и просто летят дальше. Но всё вращающееся облако тёмной материи вокруг Млечного Пути обладает достаточной гравитацией, чтобы удерживать нашу галактику вместе. Без тёмной материи Млечный Путь разлетелся бы».

Используя данные телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы создали одну из самых детальных карт тёмной материи. Автор: Доктор Гэвин Лерой/профессор Ричард Масси/коллаборация COSMOS-Webb.

Новая карта охватывает участок неба в созвездии Секстанта, примерно в 2,5 раза превышающий размер полной Луны. «Уэбб» наблюдал этот регион в общей сложности около 255 часов и идентифицировал почти 800 000 галактик, многие из которых были обнаружены впервые. Учёные искали тёмную материю, наблюдая, как её масса искривляет само пространство, что, в свою очередь, отклоняет свет, идущий к Земле от далёких галактик. Карта содержит примерно в 10 раз больше галактик, чем карты этой области, сделанные наземными обсерваториями, и вдвое больше, чем у телескопа «Хаббл».

Карта тёмной материи от телескопа JWST помещена внутрь оригинальной карты от телескопа HST 2007 года. Автор: Доктор Гэвин Лерой/профессор Ричард Масси/коллаборация COSMOS-Webb.

Соавтор исследования, доктор Диана Сконьямильо из Лаборатории реактивного движения NASA, сказала:

«Это самая большая карта тёмной материи, которую мы сделали с помощью «Уэбба», и она вдвое чётче любой карты, созданной другими обсерваториями. Раньше мы смотрели на размытую картину. Теперь мы видим невидимые леса Вселенной в потрясающих деталях».

Для уточнения расстояний до галактик команда использовала средний инфракрасный инструмент MIRI телескопа «Уэбб». В дальнейшем учёные планируют картировать тёмную материю по всей Вселенной с помощью телескопа «Евклид» Европейского космического агентства и будущего космического телескопа NASA «Нэнси Грейс Роман». Исследуемый в данной работе участок неба станет эталоном для калибровки и сравнения всех будущих карт.

Первая подробная карта скрытой тёмной материи поля COSMOS, созданная в 2007 году. Автор: NASA, ESA и Р. Масси (Калифорнийский технологический институт).

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» в космосе. Автор: NASA/dima_zel