Получена первая карта распределения темной материи

  • 14 апреля 2015
карта темной материи Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption Более теплые цвета обозначают районы концентрации темной материи

Международная группа, занятая составлением первой карты распределения темной материи (Dark Energy Survey (DES), опубликовала первые результаты своей деятельности.

Эта карта будет покрывать одну восьмую видимого небосклона, а ее первый фрагмент – всего 0,4%, однако ее отличает беспрецедентная подробность.

Темная материя представляет собой невидимую паутину, которая удерживает галактики относительно друг друга; наблюдая, как концентрации темной материи сдвигаются со временем, космологи надеются прийти к пониманию природы еще более загадочной силы - темной энергии, которая ответственна за расширение Вселенной.

Опубликованный первый вариант карты показывает волокна из темной материи, усеянные галактиками, а также провалы между ними.

Подробно о работе космических картографов будет доложено на ежегодном заседании Американского физического общества.

В проекте создания карты участвуют более 300 ученых из шести стран. Они используют для этого изображения, полученные лучшей астрономической цифровой фотокамерой в мире с разрешением в 570 мегапикселей, установленной на телескопе "Виктор Бланко" в обсерватории Черро Толедо в чилийских Андах

Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption На карте теплые оттенки цвета соответствуют высокому числу галактик, а пустоты между ними обозначены голубым цветом

Картирование невидимого

"Нашей целью всё это время было преодоление невидимого барьера, который скрывает темную материю", - говорит Сара Бридл, профессор астрофизики в университете Манчестера и сопредседатель группы DES.

Проект начался более двух лет назад и будет продолжаться еще три года. Предварительная карта была получена за счет использования первых пробных изображений новой фотокамеры.

"Для обработки всех этих данных и их анализа требуется очень длительное время. Мы собираемся получить на основе новых данных карту, которая превзойдет по размерам нынешнюю в 30 раз", - говорит профессор Бридл.

Однако и предварительная карта стала крупнейшим достижением в космологии. Она является крупнейшей сводной картой распределения темной материи во Вселенной. Более ранняя серия из четырех изображений охватывала более широкий участок неба, однако эти изображения были разрозненными и не содержали всей информации, которую дает карта DES.

Media playback is unsupported on your device

Как отсеять искажения

Процесс создания такой карты осложняется тем, что темная материя невидима, а ее присутствие можно обнаружить только по гравитационным искажениям света дальних астрономических объектов.

Астрофизики ищут на получаемых цифровых изображениях вполне определенный тип искажений - так называемые гравитационные линзы.

Эти искажения по своим оптическим параметрам весьма незначительны - они значительно уступают искажениям, вызванным воздействием земной атмосферы, а также искажениям, присущим самим телескопам. Поэтому при обработке снимков необходимо отфильтровывать эти внешние искажения.

За последние два года профессор Бридл и ее коллеги по проекту DES измерили параметры не менее двух миллионов галактик, которые отображены на первых фотографиях, полученных с новой камеры. Точность этих измерений достигала 0,1%, что требовало немалого времени для компьютерной обработки изображений.

Сводя вместе все эти микроскопические искажения, новая карта показывает точные места концентрации темной материи на данном участке небосклона.

Карта дает очень четкую картину распределения темной материи, которая не содержит каких-либо сюрпризов.

"Наш анализ пока что не отклоняется от современных представлений о Вселенной, - говорит доктор Чинвей Чан из Швейцарского федерального технологического института, один из участников проекта и авторов доклада. - Мы видим, как темная материя влияет на распределение галактик различных типов и как вместе они эволюционируют со временем".

Противореча Эйнштейну

Более крупные неожиданности может принести достижение конечной цели проекта - понимание природы темной энергии.

Когда будет получена относительно полная карта распределения темной материи во Вселенной, ученые смогут измерить, с какой скоростью происходит относительное смещение этих масс темной материи.

Расширение Вселенной происходит с постоянным ускорением (постоянная Хаббла), а темная энергия считается, по мнению многих физиков, причиной такого расширения.

Правообладатель иллюстрации BBC World Service
Image caption Телескоп в Чили оснащен уникальной астрономической камерой высокого разрешения

"Скорость сгущения темной материи говорит нам о том, насколько быстро растягивается Вселенная", - поясняет профессор Бридл.

Сравнивая степень сближения этих масс темной материи в различные этапы развития Вселенной на основе анализа изображений астрономических объектов, удаленных от нас на различные расстояния, космологи смогут оценить скорость и динамику этого расширения. А это, в свою очередь, может дать ответ о природе темной энергии.

В конечном итоге эти данные могут дать точное измерение параметров этой загадочной силы.

Или же, по мнению Сары Бридл, могут быть получены совсем неожиданные результаты.

"Возможно, эти данные продемонстрируют нам, что теория существования темной энергии не подходит для объяснения картины Вселенной, и что в действительности даже общая теории относительности для этого не подходит", - говорит она.

По ее словам, общая теория относительности Эйнштейна не объясняет полностью механизм существования темной энергии, но никакой другой теории пока у космологов нет.

Проект DES может полностью перевернуть их представления о Вселенной.

"Мы думаем, что произойдет нечто странное", - замечает профессор Бридл.

Новости по теме