Обсерватория ALMA в пустыне Атакама в снегу

Крест Эйнштейна: новый взгляд на темную материю

Свет далекой галактики HerS-3 оказался искривлен гравитацией группы галактик и огромного гало темной материи. Это позволило напрямую оценить массу невидимого вещества и увидеть редкий крест Эйнштейна с пятью изображениями.
Автор Наука Mail
крест Эйнштейна
Графика, демонстрирующая расположение объектов, приводящее к образованию креста ЭйнштейнаИсточник: NOEMA / ALMA

Крест Эйнштейна — редкое и завораживающее явление, когда свет далекой галактики, искривляясь под действием гравитации массивных объектов на пути, складывается в светящийся крест. Несмотря на название, Эйнштейн такой рисунок не предсказывал: он лишь описал сам принцип гравитационного линзирования в общей теории относительности 1915 года. Его справедливость подтвердилась четыре года спустя — во время солнечного затмения 1919 года, когда звезды на небесной сфере будто «сдвинулись», следуя изгибу пространства под действием Солнца.

гравитационная линза
Гравитация яркой красной галактики исказила свет от более далекой голубой галактики — это явление называется гравитационной линзойИсточник: ESA/Hubble

Но то, что увидели исследователи при наблюдении галактики HerS-3 на расстоянии 11,6 млрд световых лет, оказалось более интригующим. С помощью телескопов NOEMA во Франции, ALMA в Чили, VLA в США и «Хаббла» они зафиксировали редкий крест Эйнштейна с уникальным пятым центральным изображением. Лучи HerS-3 искажали четыре массивные галактики, которые находятся в 7,8 млрд световых лет от Земли и образуют центр более крупной группы.

Однако компьютерные модели упрямо расходились с реальностью: только сила этих видимых галактик не могла объяснить форму креста. Недостающий элемент оказался невидимым. Добавив в расчеты гигантское гало темной материи, исследователи получили идеальное совпадение с наблюдениями. Масса этого скрытого образования оценивается в несколько триллионов масс Солнца.

Аэрофотоснимок обсерватории NOEMA на плато Бюр
Аэрофотоснимок обсерватории NOEMA на плато Бюр: девять из двенадцати антенн диаметром 15 метров работают как единый телескоп благодаря интерферометрииИсточник: IRAM-gre

Темная материя остается одной из величайших загадок космоса. Она составляет около 80% материи Вселенной, но ее природа до сих пор неизвестна. Она не излучает и не отражает свет, а потому ускользает от прямого наблюдения. Но ее присутствие выдают гравитационные эффекты — именно они управляют движением галактик и искривляют лучи света. В случае с HerS-3 мы увидели яркий «отпечаток» этой невидимой субстанции в сияющем космическом кресте.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что телескоп Gaia обнаружил большую волну нашей галактики.