Астрономы предложили искать микрогало тёмной материи по смещениям изображений квазаров
iXBT.com ·
Учёные предложили метод поиска компактных скоплений тёмной материи, которые слишком малы, чтобы их можно было зарегистрировать обычными астрономическими способами. Идея основана на точных измерениях положения изображений квазаров, свет которых искривляется гравитацией галактик на пути к Земле. Если между наблюдателем и источником света окажется небольшое скопление тёмной материи, то оно может слегка изменить положение изображения. Измеряя такие смещения с течением времени, астрономы рассчитывают обнаружить структуры, существование которых пока не подтверждено наблюдениями.
Метод использует эффект гравитационного линзирования. Массивная галактика на переднем плане искривляет пространство-время и может создавать несколько изображений одного далёкого квазара. Дополнительное воздействие компактных скоплений вещества меняет видимое положение этих изображений. В отличие от поиска по яркости или форме источника, предлагаемый подход сосредоточен на астрометрии — точном измерении координат небесных объектов. Авторы работы рассматривают не только постоянное отклонение изображения, но и его изменения во времени, которые могут помочь отделить сигнал от других источников возмущений.
Расчёты охватывают скопления с характерными радиусами примерно от 0,005 до 2 парсеков и массами от 3 × 10⁻⁶ до 100 масс Солнца. Нижняя граница соответствует массе порядка земной. Такие объекты значительно легче крупных структур тёмной материи, которые астрономы изучают по их гравитационному воздействию на галактики и другие космические объекты. Их обнаружение позволило бы проверить, продолжается ли образование структур тёмной материи на столь малых масштабах.
Авторы оценили перспективы метода на примере двух гравитационно линзированных квазаров — B1422+231 и SDSS J1029+2623. Для первой системы в расчётах рассматривается точность измерения положения порядка 0,1 микросекунды дуги, для второй — около 1 микросекунды дуги. Это чрезвычайно малые угловые смещения, поэтому практическая реализация метода потребует высокоточных наблюдений и тщательного учёта посторонних эффектов. Приведённые оценки показывают потенциальные возможности метода, а не уже достигнутую точность обнаружения микрогало.
Главная сложность состоит в том, что похожие изменения положения изображений могут вызывать и другие объекты. В частности, отдельные звёзды в галактике-линзе способны создавать микролинзирование, затрудняя выделение сигнала от тёмной материи. Кроме того, предсказания зависят от того, насколько хорошо микрогало сохраняются в процессе эволюции Вселенной. Поэтому отсутствие ожидаемого сигнала само по себе ещё не доказывало бы, что таких структур не существует.
Если метод удастся проверить на практике, то наблюдения смогут ограничить допустимые свойства тёмной материи и параметры моделей ранней Вселенной.