Телескоп Джеймса Уэбба подарил ученым уникальный взгляд на то, как темная материя формирует галактики и влияет на облик Вселенной.
Исследователи впервые получили карту невидимого вещества с беспрецедентной четкостью. Эти данные раскрывают глубинные механизмы эволюции космоса и происхождения структур, в которых зарождаются звезды и планеты. Об этом сообщает журнал Nature Astronomy.
Современная физика предполагает, что сразу после Большого взрыва материя во Вселенной была распределена равномерно. Однако вскоре темная материя начала собираться в плотные области, притягивая к себе обычную материю.
В местах наибольшей концентрации возникли первые звезды, а затем и галактики. Новая карта, построенная с помощью телескопа Уэбба, подтверждает эту модель и делает ее еще нагляднее. Снимки с высоким пространственным разрешением показывают, как тесно переплетены темная и видимая материя — они словно две стороны одного космического полотна.
"Изображая темную материю с беспрецедентной точностью, наша карта показывает, как невидимый компонент Вселенной структурировал видимую материю таким образом, что могли возникнуть галактики, звезды и, в конечном итоге, сама жизнь", — отметил доктор Гэвин Лерой из Института вычислительной космологии Даремского университета.
Темную материю невозможно наблюдать напрямую — она не излучает свет и не отражает его. Ученые прибегают к методу гравитационного линзирования: массивные объекты искривляют пространство, заставляя лучи света от далеких галактик отклоняться. Эти искажения фиксируются приборами, что позволяет вычислить расположение невидимых масс.
Для своих наблюдений исследователи выбрали участок неба в созвездии Секстана — зону в 2,5 раза больше диска Луны. Телескоп работал более 250 часов, собрав данные почти о 800 тысячах галактик, большинство из которых ранее не были известны.
"Это самая большая карта темной материи, созданная с помощью телескопа Webb, и она вдвое четче любой предыдущей", — рассказала доктор Диана Сконьямильо из Лаборатории реактивного движения НАСА.
Новая карта превосходит все предыдущие изображения: она содержит в десять раз больше галактик и обладает вдвое более высоким разрешением, чем снимки, полученные телескопом Хаббл.
Ключевую роль сыграл прибор MIRI — детектор среднего инфракрасного диапазона, способный видеть сквозь плотные облака пыли. Благодаря этому ученые смогли обнаружить скрытые галактики и уточнить распределение темной материи.
Центр внегалактической астрономии Даремского университета принимал участие в создании этого инструмента.
Темная материя не просто структурирует космос — она определяет саму возможность существования жизни. Без нее галактики, подобные Млечному Пути, были бы неустойчивыми, а тяжелые элементы, из которых состоят планеты и живые организмы, едва ли смогли бы образоваться.
"Везде, где во Вселенной сегодня находится обычная материя, там же присутствует и темная материя. Именно она удерживает нашу галактику от распада", — пояснил профессор Ричард Масси из Даремского университета.
Созданная карта — лишь начало масштабной работы. В ближайшие годы ученые планируют использовать эти данные в новых миссиях, включая проект Европейского космического агентства "Евклид" и телескоп имени Нэнси Грейс Роман НАСА.
Их задача — определить, как свойства темной материи менялись за миллиарды лет и есть ли различия в ее распределении. Ответы на эти вопросы помогут проверить фундаментальные модели космологии и, возможно, переписать наши представления о строении мира.
Темная материя, оставаясь невидимой, вновь напоминает, что главное не всегда поддается наблюдению. Ее присутствие незримо формирует все — от звездных скоплений до самой возможности существования человека.