Скопления галактик являются наиболее эффективными естественными лабораториями для тестирования и понимания таинственной темной материи. Среди них Abell 611, увековеченный Хабблом.
По случаю Хэллоуина, самого "жуткого" праздника, "Хаббл" сделал детальное изображение скопления галактик Abell 611, расположенного на расстоянии около 3,2 миллиарда световых лет от Земли. Этот объект является хорошо известной целью для изучения темной материи, отчасти из-за многочисленных примеров гравитационного линзирования, видимого в запутанной сети галактик.
В кадре появляются сотни небольших галактик, цвет которых варьируется от оранжевого до белого. Большинство из них выглядят как размытые овалы, но в некоторых четко видны спиральные рукава. Есть также множество длинных оранжевых дуг, изгибающихся вокруг центра изображения, - объекты, искаженные или умноженные гравитацией. Это явление, известное как гравитационное линзирование, является важнейшей астрофизической лабораторией для изучения загадочной темной материи.
Тайна темной материи
Как и все скопления галактик, Abell 611 отчасти остается большой загадкой для астрономов. Главная проблема заключается в том, что, похоже, в составе образующей его сети галактик нет достаточной массы, чтобы предотвратить распад кластера. Этот факт хорошо известен в астрономии на примере очень массивных структур, таких как галактики и скопления галактик.
Согласно преобладающей теории, во Вселенной содержится большое количество вещества, известного как темная материя, которая отличается от обычной материи и не взаимодействует со светом. Не излучает, не отражает и не поглощает какую-либо часть электромагнитного спектра. Это делает темную материю невероятно сложной для описания, хотя были предложены различные варианты. До сих пор наиболее широко признанные кандидаты в качестве составляющих темной материи делятся на две категории:
- Некоторый тип частиц, который существует в больших количествах во Вселенной, но по какой-то причине не взаимодействует со светом, как это делают другие частицы. Одной из гипотез являются слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP) - гипотетические субатомные массивные частицы, которые не взаимодействуют с фотонами света.
- Некий неизвестный тип массивного объекта существует в большом количестве во Вселенной, но не поддается обнаружению с помощью современных телескопов. Одним из примеров являются гипотетические массивные астрофизические компактные объекты-гало (MACHO), набор очень массивных объектов, состоящих из типа материи, о котором мы уже знаем, но которые крайне сложно наблюдать, поскольку они излучают слишком мало света.
Несмотря на огромные усилия, предпринятые в последние годы, до сих пор не найдено убедительных доказательств существования WIMP, MACHO или любой другой формы темной материи. Однако исследователи продолжают работать, чтобы узнать больше, поэтому такие скопления, как Abell 611, продолжают наблюдаться и проверяться.
Широкопольное изображение скопления галактик Abell 611
Галактики, вытянутые под действием гравитации
Хотя темная материя остается неразгаданной загадкой, с помощью современных приборов, имеющихся в нашем распоряжении, она теперь легко поддается количественному измерению. На самом деле, Abell 611 и другие массивные скопления галактик позволяют понять, сколько дополнительной материи необходимо, чтобы сделать их стабильными.
На практике, благодаря многочисленным свидетельствам гравитационного линзирования, можно количественно определить темную материю, необходимую для удержания их от распада. Пример линзы на этом снимке Хаббла хорошо виден в центре изображения, слева от светящегося ядра скопления, где видна кривая света. Это излучение от далекого источника, которое было согнуто и искажено огромной массой Abell 611. По тому, насколько свет изгибается под воздействием скопления, можно измерить его истинную массу.
Затем это можно сравнить с оценкой массы, полученной по всем видимым компонентам скопления. Разница между рассчитанной и наблюдаемой массой ошеломляет. По оценкам астрономов, в настоящее время около 85% материи во Вселенной является темной материей. И, конечно, испытания на таких скоплениях, как Abell 611, будут очень полезны для написания учебников по астрофизике будущего.
