Галактики — блики на поверхности: скрытый каркас Вселенной теперь виден

Астрономам удалось заглянуть за пределы видимой Вселенной и показать структуру, на которой держится все космическое многообразие. Новая карта демонстрирует, как невидимая темная материя формирует гигантский каркас, в узлах которого рождаются галактики. Исследование позволило рассмотреть космическую паутину с детализацией, недоступной ранее. Об этом сообщает Nature Astronomy.

Невидимая основа мироздания

Темная материя остается одной из главных загадок современной космологии. Она не излучает и не поглощает свет, поэтому напрямую наблюдать ее невозможно, однако именно она составляет около 85% всей материи во Вселенной. Без этого "скрытого компонента" галактики и звезды формировались бы гораздо медленнее, а сама Вселенная выглядела бы совершенно иначе.

О существовании темной материи ученые судят по ее гравитационному воздействию. Она влияет на движение галактик, удерживает скопления от распада и искривляет свет, идущий от далеких объектов. Именно это свойство легло в основу современных представлений о крупномасштабной структуре Вселенной.

Как увидеть то, что нельзя увидеть

Ключевым инструментом работы стало гравитационное линзирование — эффект, при котором массивные структуры искривляют пространство-время и слегка искажают изображения фоновых галактик. Анализируя форму этих искажений, астрономы могут восстановить распределение массы, включая невидимую.

Ранее подобные карты либо охватывали большие участки неба с низким разрешением, либо отличались высокой детализацией, но на очень малых масштабах. Проект COSMOS-Web сумел объединить оба подхода, обеспечив одновременно широту обзора и высокую точность.

Карта космической паутины

Авторы исследованияиспользовали данные, полученные инфракрасной камерой NIRCam космического телескопа "Джеймс Уэбб". Команда под руководством Дианы Сконьямильо из Лаборатории реактивного движения NASA проанализировала изображения в двух инфракрасных диапазонах и измерила формы более 179 тысяч далеких галактик.

Высокое качество снимков позволило достичь рекордной плотности измерений — около 129 галактик на квадратную угловую минуту. Это более чем в два раза превосходит показатели карт, созданных ранее на основе данных телескопа "Хаббл".

Филаменты и пустоты

На основе этих данных ученые построили детальную карту распределения массы в области неба COSMOS-Web. На ней отчетливо видны не только массивные скопления галактик, но и тонкие нити темной материи — филаменты, соединяющие их в единую космическую сеть. Также удалось выявить области с пониженной плотностью вещества, своеобразные "пустоты" между узлами паутины.

Подобные структуры уже находили в виде отдельных объектов — например, в виде облаков без звезд, где присутствует газ и темная материя, но почти отсутствует видимое излучение.

Проверка теорий и взгляд в будущее

Сравнение новой карты с наблюдениями в оптическом и рентгеновском диапазонах показало, что большинство плотных сгустков темной материи совпадают с известными скоплениями галактик. При этом обнаружены и области, почти не проявляющие себя в излучении, где доминирует именно невидимая масса.

По мнению авторов работы, полученная карта может служить эталоном для проверки космологических моделей и свойств темной материи. В дальнейшем такие данные помогут понять, как окружающая среда влияет на эволюцию галактик и как со временем росла космическая паутина. В итоге "Джеймс Уэбб" не только заглядывает в далекое прошлое Вселенной, но и позволяет буквально "увидеть" ее скрытый фундамент.