Темная материя отделилась от обычной во время галактической катастрофы (видео)

Фото: Getty Images

Астрономы стали на шаг ближе к пониманию природы загадочного вещества, которое занимает большую часть массы Вселенной. Ученым удалось наблюдать, как огромные облака темной материи отделились от обычной материи и улетели вперед во время столкновения скопления галактик. В этих скоплениях, расположенных на расстоянии в миллиарды световых лет от нас содержатся тысячи галактик. Авторы исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal, создали моделирование, которое показывает странное поведение темной материи, пишет Phys.

Скопления галактик являются одними из крупнейших структур во Вселенной, которые удерживает вместе гравитация. Только 15% массы этих скоплений занимает обычная материя, которая в основном представляет собой горячий газ и лишь небольшая ее часть – это звезды и планеты. Остальные 85% массы скопления составляют темная материя, невидимое вещество, природу которого пытаются понять ученые. Известно, что темная материя также составляет 85% массы всей Вселенной.

Астрономы наблюдали за столкновением двух галактических скоплений под общим названием MACS J0018.5+1626, с помощью наземных и космических телескопов. Хотя галактики внутри скоплений не пострадали от столкновения, огромные запасы газа между галактиками столкнулись и этот газ стал турбулентным и еще более горячим.

Хотя вся материя, и обычная, и темная, взаимодействует с помощью гравитации, обычная также взаимодействует с помощью электромагнитной силы. Поэтому во время столкновения обычная материя замедлила свое движение, а облака темной материи продолжили свое движение дальше.

Подобное разделение темной и обычной материи астрономы видели раньше в скоплении галактик Пуля, которое состоит из двух сталкивающихся скоплений, которые проходят друг через друга. Но при столкновении скоплений в MACS J0018.5+1626 ориентация слияния была повернута на 90 градусов, по сравнению с прошлым случаем.

Другими словами, одно из массивных скоплений в MACS J0018.5+1626 летит почти прямо к Земле, а другое устремляется прочь. Такая ориентация предоставила астрономам уникальную точку зрения, с которой они могли впервые составить карту скорости как темной, так и обычной материи и выяснить, как они отделяются друг от друга во время столкновения скоплений галактик.

Чтобы измерить скорость обычной материи ученые использовали метод наблюдения, известный как кинетический эффект Сюняева-Зельдовича. Он возникает, когда фотоны из ранней Вселенной, то есть частицы реликтового излучения, рассеивают электроны в горячем газе на своем пути к Земле. В то же время длина волны света смещается. Измеряя изменение яркости реликтового излучения из-за этого смещения, астрономы смогли определить скорость газовых облаков внутри скоплений галактик. Также им удалось кованным образом измерить скорость движения темной материи. При этом они обнаружили, что горячий газ двигался в направлении, противоположном темной материи.

Ученые создали моделирование столкновения скоплений галактик и в сочетании с данными телескопов определили особенности процесса слияния скоплений. Авторы исследования обнаружили, что перед столкновением скопления двигались навстречу друг другу со скоростью примерно 3000 км/с.

Исследователи смогли выяснить, почему темная материя и обычная материя движутся в противоположных направлениях. Хотя ученые говорят, что это трудно представить, ориентация столкновения в сочетании с тем фактом, что темная материя и обычная материя отделились друг от друга, объясняет странные измерения скорости.

Ученые надеются, что в будущем новые исследования, подобные этому, приведут к новым разгадкам загадочной природы темной материи.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform