Астрономи, що вивчають рідкісний хрест Ейнштейна, натрапили на неможливе «п’яте зображення», яке не повинно існувати – і він виявив щось надзвичайне.
Ретельний аналіз показав, що дивне світлове малюнок можна було пояснити лише наявністю величезного, прихованого ореолу темної речовини, що згинає сяйво галактики.
Відкриття космічної аномалії
Коли Рутгерс теоретичний астрофізик Чарльз Кітон вперше побачив незвичайну картину, яку поділили його колега, його заінтригували.
“Ви коли -небудь бачили хрест Ейнштейна із зображенням посередині?” – запитав його колега Ендрю Бейкер, посилаючись на рідко бачену космічну конфігурацію.
Кітон не мав. Наслідки були величезними.
“Я сказав, ну, цього не повинно відбутися”,-сказав Кітон, віце-провока для досвіду навчання в університеті Рутгерса-Новини Брансвік. “Ви не можете отримати п’яте зображення в центрі, якщо щось незвичне не відбувається з масою, яка згинає світло”.
Таємниця Ейнштейна
“Хрест Ейнштейна” – це рідко спостерігається космічна конфігурація, в якій світло від далекої галактики зігнута в силі тяжіння галактик перед ним, створюючи чотири зображення. Але додаткове зображення в цьому хресті Ейнштейна вказував на “щось незвичне”, що виявилося масивним, прихованим ореолом темної речовини. Наявність цієї невидимої структури може бути зроблено лише шляхом ретельного комп’ютерного моделювання та аналізу.
Ореол темної речовини
Відкриття, зроблене міжнародною командою, яка включає Кетон, Бейкер та Аспірант Рутгерса Лана Ейд, зараз публікується в З Астрофізичний журнал.
Темна речовина складає більшу частину справи у Всесвіті, але її не можна побачити безпосередньо. “Ми знаємо, що це є лише через те, як це впливає на те, що ми можемо бачити, як, наприклад, те, як воно вигинає світло з віддалених галактик”,-сказав Бейкер, видатний професор кафедри фізики та астрономії в школі мистецтв і наук та співавтор дослідження. “Це відкриття дає нам рідкісний шанс детально вивчити цю невидиму структуру”.
Перші підказки від Франції
Перший крок до цього відкриття був зроблений у Франції.
“Ми були на кшталт” Що за чорт? “, – сказав П’єр Кокс, французький астроном, директор з досліджень Французького Національного центру наукових досліджень та головного автора дослідження, який вперше помітив аномалію в даних північного розширеного міліметрового масиву (NOEMA) радіотелескопів у французьких Альпах.
“Це виглядало як хрест, і в центрі було це зображення”, – сказав Кокс. “Я знав, що ніколи раніше цього не бачив”.
Розгадування п’ятого зображення
Команда вивчала далеку, запилену Галактику під назвою HERS-3. Використання Noema та великого міліметрового/субміліметрового масиву Atacama (Альма) У Чилі вони побачили, що світло від HERS-3 розділиться на п’ять, а не на чотири зображення. Спочатку вони думали, що це може бути глюком у даних. Але п’яте зображення не пішло б.
“Ми намагалися позбутися цього”, – сказав Кокс. “Ми думали, що це проблема з інструментом. Але це було реально”.
Комп’ютерні моделі розкривають невидимі
Комп’ютерне моделювання гравітаційного об’єктива Кетоном та Ід показало, що чотири видимі галактики переднього плану, що спричиняє гравітаційне згинання, не змогли пояснити деталі шаблону п’яти-зображень. Тільки з додаванням великої, невидимої маси, в даному випадку, ореолу темної речовини, модель може відповідати спостереженням.
“Ми спробували будь-яку розумну конфігурацію, використовуючи лише видимі галактики, і жоден з них не працював”,-сказав Кетон, також професор кафедри фізики та астрономії та співавтор дослідження. “Єдиний спосіб скласти математику та фізику – додати темну речовину ореолу. Це сила моделювання. Це допомагає розкрити, чого ви не можете бачити”.
Природна космічна лабораторія
Незвичайна конфігурація не виглядає просто круто: вчені сказали, що це науково цінно. Ефект лінзи збільшує фонову галактику, що дозволяє астрономам вивчити її структуру більш детально, ніж зазвичай. Він також пропонує рідкісний шанс дізнатися про темну речовину, яка оточує галактики переднього плану.
“Ця система схожа на природну лабораторію”, – сказав Кокс. “Ми можемо вивчити як далеку галактику, так і невидиму речовину, яка згинає її світло”.
Ід, аспірант Рутгерса, який здобув докторський ступінь та співавтор дослідження, заявив, що її участь у дослідницькому проекті була захоплюючою від початку до кінця.
“Мені було приємно приєднатися до цього проекту як аспірант, тим більше, що він передбачав захоплюючу систему лінзування, яка стала більш інтригуючим, коли наші моделі розвивалися”, – сказав Ейд. “Співпраця на континентах та часових поясах навчила мене цінності різноманітних знань та стилів досліджень у повному розумінні нового відкриття”.
Прогнози та майбутні тести
Команда навіть передбачила, що більше особливостей, таких як відточення газу з галактики, можуть бути видно в майбутніх спостереженнях. Якщо ці прогнози будуть підтверджені, це було б потужною перевіркою їх моделей. Якщо ні, це все одно навчить їх чомусь новому.
“Це фальсифікований прогноз”, – сказав Кетон. “Якщо ми подивимось і не побачимо цього, нам доведеться повернутися до креслярської дошки. Ось так працює наука”.
Бейкер заявив, що відкриття критично сприяє як міжнародній співпраці, так і федеральній підтримці США. «Алма в Чилі та дуже великий масив (VLA) у Нью -Мексико підтримується Національним науковим фондом та Космічний телескоп Хаббла підтримується НАСА; Усі відігравали життєві ролі в цій роботі, – сказав він.
Reference: “HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo” by P. Cox, KM Butler, CR Keeton, L. Eid, E. Borsato, TJLC Bakx, R. Neri, BM Jones, P. Prajapati, AJ Baker, S. Berta, A. Cooray, EM Corsini, L. Marchetti, A. Omont, A. Beelen, R. Gavazzi, D. Ismail, RJ Ivison, M. Krips, Md Lehnert, H. Messias, D. Riechers, C. Vlahakis, A. Weiss, P. van der Werf та C. Yang, 16 вересня 2025, Астрофізичний журнал.
Doi: 10.3847/1538-4357/ADF204
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
