Темна матерія відокремилася від звичайної під час галактичної катастрофи

Астрономи стали на крок ближче до розуміння природи загадкової речовини, яка займає більшу частину маси Всесвіту. Вченим вдалося спостерігати, як величезні хмари темної матерії відокремилися від звичайної матерії і полетіли вперед під час зіткнення скупчення галактик. У цих скупченнях, розташованих на відстані в мільярди світлових років від нас, містяться тисячі галактик. Автори дослідження, опублікованого в The Astrophysical Journal, створили моделювання, яке показує дивну поведінку темної матерії, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Скупчення галактик є одними з найбільших структур у Всесвіті, які утримує разом гравітація. Лише 15% маси цих скупчень займає звичайна матерія, яка здебільшого являє собою гарячий газ і лише невелика її частина — це зірки та планети. Решту 85% маси скупчення становить темна матерія, невидима речовина, природу якої намагаються зрозуміти вчені. Відомо, що темна матерія також становить 85% маси всього Всесвіту.

Астрономи спостерігали за зіткненням двох галактичних скупчень під загальною назвою MACS J0018.5+1626, за допомогою наземних і космічних телескопів. Хоча галактики всередині скупчень не постраждали від зіткнення, величезні запаси газу між галактиками зіштовхнулися, і цей газ став турбулентним і ще більш гарячим.

Хоча вся матерія, і звичайна, і темна, взаємодіє за допомогою гравітації, звичайна також взаємодіє за допомогою електромагнітної сили. Тому під час зіткнення звичайна матерія сповільнила свій рух, а хмари темної матерії продовжили свій рух далі.

Подібний поділ темної і звичайної матерії астрономи бачили раніше в скупченні галактик Пуля, яке складається з двох скупчень, що стикаються, і проходять одне через одне. Але під час зіткнення скупчень у MACS J0018.5+1626 орієнтація злиття була повернута на 90 градусів, порівняно з минулим випадком.

Іншими словами, одне з масивних скупчень у MACS J0018.5+1626 летить майже прямо до Землі, а інше спрямовується геть. Така орієнтація надала астрономам унікальну точку зору, з якої вони могли вперше скласти карту швидкості як темної, так і звичайної матерії і з'ясувати, як вони відокремлюються одне від одного під час зіткнення скупчень галактик.

Щоб виміряти швидкість звичайної матерії, вчені використовували метод спостереження, відомий як кінетичний ефект Сюняєва-Зельдовича. Він виникає, коли фотони з раннього Всесвіту, тобто частинки реліктового випромінювання, розсіюють електрони в гарячому газі на своєму шляху до Землі. Водночас довжина хвилі світла зміщується. Вимірюючи зміну яскравості реліктового випромінювання через це зміщення, астрономи змогли визначити швидкість газових хмар усередині скупчень галактик. Також їм вдалося кованним чином виміряти швидкість руху темної матерії. При цьому вони виявили, що гарячий газ рухався в напрямку, протилежному темній матерії.

Учені створили моделювання зіткнення скупчень галактик і в поєднанні з даними телескопів визначили особливості процесу злиття скупчень. Автори дослідження виявили, що перед зіткненням скупчення рухалися назустріч одне одному зі швидкістю приблизно 3000 км/с.

Дослідники змогли з'ясувати, чому темна матерія і звичайна матерія рухаються в протилежних напрямках. Хоча вчені кажуть, що це важко уявити, орієнтація зіткнення в поєднанні з тим фактом, що темна матерія і звичайна матерія відокремилися одна від одної, пояснює дивні вимірювання швидкості.

Вчені сподіваються, що в майбутньому нові дослідження, подібні до цього, приведуть до нових розгадок загадкової природи темної матерії.

Як уже писав Фокус, NASA вперше передало 4К-відео з літака на орбітальну станцію. Вчені за допомогою лазерного зв'язку передали відео з високою роздільною здатністю з літака на МКС, а потім отримали його назад.