Ученые увидели самую раннюю темную материю во Вселенной

То немногое, что мы знаем о темной материи, получено из расчетов, основанных на свечении окружающих галактик. Однако чем дальше мы смотрим, тем тусклее становится звездный свет, из-за чего становится труднее увидеть тонкое влияние этой самой таинственной из сил.

Теперь в результате сотрудничества астрономов из Японии и США был найден другой способ пролить свет на далекую тьму, изучая, как теневые массы темной материи искажают фоновое свечение космоса. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters .

Читайте также: Астрономы обнаружили самую молодую вращающуюся галактику (Видео)

Материю называют темной только потому, что она не излучает никакой информации, которая говорила бы нам что-то о ее природе. Вероятно, это какая-то масса, похожая на частицу, с некоторыми свойствами, мало чем отличающаяся от нейтрино . Есть вероятность, что это отражение того, что мы неправильно поняли о формировании пространства и времени.

Суть в том, что у нас до сих пор нет конкретной теории о том, как это явление соотносится с существующей физикой. Таким образом, получение точной оценки того, как выглядели эти сверхдревние ореолы темной материи, по крайней мере, сказали бы нам, изменились ли они с течением времени.

Мы не можем оценить их общую массу — как невидимых, так и светящихся — путем измерения их бледного света. Но можно использовать то, как их коллективная масса искажает звездный свет, проходящий через окружающее их пространство.

Этот метод линзирования работает достаточно хорошо для больших групп галактик, наблюдаемых 8-10 миллиардов лет назад. Однако чем дальше мы хотим заглянуть, тем меньше фонового звездного излучения для анализа искажений.

По словам астрофизика из Нагойского университета Хиронао Миятакэ и его коллег, есть еще один источник света, который мы могли бы использовать, называемый космическим микроволновым фоном (CMB).

Думайте о CMB как о самой ранней фотографии новорожденного космоса. Эхо света, выпущенное, когда Вселенной было около 300 000 лет, теперь пронизывает пространство в виде слабого излучения.

Ученые используют тонкие узоры в этом фоновом гуле для проверки всевозможных гипотез о первых критических фазах эволюции Вселенной. Однако использование его для оценки средней массы далеких галактик и распределения окружающих их ореолов темной материи было первым.

«Это была сумасшедшая идея. Никто не знал, что мы можем это сделать», — говорит Масами Оучи, астрофизик из Токийского университета - но после того, как я выступил с докладом о большом образце далекой галактики, Хиронао подошел ко мне и сказал, что возможно исследовать темную материю вокруг этих галактик с помощью реликтового излучения».

Хиронао и его коллеги сосредоточились на особом наборе удаленных объектов звездообразования, называемых галактиками Лайман-брейк.

Используя выборку, состоящую из почти 1,5 миллиона таких объектов, собранных в ходе исследования Стратегической программы Hyper Suprime-Cam Subaru, они приступили к анализу закономерностей микроволнового излучения, наблюдаемого спутником Planck Европейского космического агентства.

Результаты предоставили исследователям типичную массу гало для галактик около 12 миллиардов лет в прошлом, эпоха, которая сильно отличалась от той, которую мы видим сегодня ближе к дому.

Согласно стандартной космологической теории, образование этих ранних галактик в значительной степени определялось флуктуациями в пространстве, преувеличивающими скопление материи. Интересно, что эти новые данные о ранних галактических массах отражают скопление материи, которое меньше, чем предсказывают современные популярные модели.

«Наше открытие все еще не определено», — говорит Миятакэ. «Но если это правда, это предполагает, что вся модель ошибочна, когда вы уходите в прошлое».

Пересмотр существующих моделей того, как свежеиспеченные элементы объединились, чтобы сформировать первые галактики, может выявить пробелы, которые также могут объяснить происхождение темной материи.

Какими бы блеклыми ни были детские фотографии Вселенной, ясно, что им все еще есть что рассказать о том, как мы появились.

Фото: Рэйко Мацусита

Читайте также: Астрономы обнаружили самую раннюю из известных галактик (Фото)