«Джеймс Уэбб» помог проверить, из чего может состоять тёмная материя
iXBT.com ·
Тёмная материя составляет значительную часть вещества во Вселенной, но до сих пор астрономы изучают её преимущественно по гравитационному воздействию на видимые объекты. Согласно стандартной модели, её частицы почти не взаимодействуют друг с другом. Однако есть альтернативная гипотеза: тёмная материя может взаимодействовать сама с собой, что способно менять структуру её скоплений. Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) помогли проверить эту идею.
Тёмная материя составляет значительную часть вещества во Вселенной, но до сих пор астрономы изучают её преимущественно по гравитационному воздействию на видимые объекты. Согласно стандартной модели, её частицы почти не взаимодействуют друг с другом. Однако есть альтернативная гипотеза: тёмная материя может взаимодействовать сама с собой, что способно менять структуру её скоплений. Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) помогли проверить эту идею.
Астрономы изучили 29 далёких квазаров — объектов, питаемых сверхмассивными чёрными дырами. Каждый из них виден в четырёх изображениях благодаря гравитационному линзированию: масса галактики на пути луча зрения наблюдателя искривляет пространство-время и направляет излучение к наблюдателю по нескольким траекториям. Если между источником и телескопом находятся массивные объекты, то они изменяют яркость изображений. По этим изменениям можно судить о невидимых скоплениях материи, которые иначе трудно обнаружить.
Команда сравнила наблюдения с моделями, предсказывающими различные свойства тёмной материи. В варианте с самовзаимодействующей тёмной материей её скопления со временем могут сначала становиться менее плотными в центре, а затем переживать гравитационный коллапс: центральная область резко уплотняется. Такие структуры сильнее влияют на излучение далёких квазаров и могут объяснить особенности наблюдаемых изображений.
Результаты лучше согласуются с моделями, в которых часть скоплений тёмной материи уже прошла такой коллапс, чем со стандартной моделью холодной тёмной материи. В зависимости от принятых предположений байесовские свидетельства в пользу альтернативного объяснения оказались от 6 до 24 раз сильнее. Соотношение показывает, насколько лучше данные поддерживают одну модель по сравнению с другой при заданных условиях.
У стандартной модели тоже остаётся возможное объяснение: чтобы воспроизвести наблюдения без самовзаимодействия тёмной материи, пришлось бы предположить гораздо больше малых скоплений тёмной материи и шаровых звёздных скоплений, чем ожидается по существующим расчётам. Но оценить такие количества на космологических расстояниях непросто, а результат зависит от точности моделей гравитационных линз и эволюции скоплений.
Поэтому пока речь идёт не об открытии нового свойства тёмной материи, а о возможной подсказке. Чтобы выяснить, действительно ли её частицы взаимодействуют друг с другом, понадобятся новые наблюдения и независимые проверки другими астрономическими методами.