Самое важное изображение в рентгеновских лучах всех времён доказало существование тёмной материи

Карта гравитационного линзирования (синяя), на которую наложены оптические и рентгеновские (розовые) данные по скоплению галактик Пуля. Несовпадение положения рентгеновских лучей и предполагаемой массы неоспоримо

Во Вселенной по большей части рентгеновские лучи появляются в результате разогрева материи до высоких температур.

Рентгеновские лучи телескопа Чандра открывают нам наличие горячего газа в скоплении галактик MACS J0717, а оптические данные показывают отдельные галактики системы

Когда материя в результате столкновений, взаимодействий, ускорения или коллапса разогревается, она способна испускать рентгеновское излучение.

Крупные, протяжённые, богатые структурой области, испускающие рентгеновские лучи, выделяют различные сверхновые в галактике. Некоторым из них всего по нескольку сотен лет; другим уже тысячи. Полное отсутствие рентгеновского излучения говорит об отсутствии сверхновых. В ранней Вселенной этот механизм гибели звёзд был самым распространённым.

Их испускают галактические скопления, останки сверхновых, активные галактики, двойные звёздные системы, и даже Луна.

На фоне космоса подсвеченная (светлая) и тёмная часть Луны явно видны на этом раннем рентгеновском изображении, сделанном обсерваторией ROSAT.

Однако самое важное рентгеновское изображение всех времён оказалось невероятным сюрпризом.

Скопление Пуля, первый классический пример столкновения двух галактических скоплений, где был обнаружен ключевой эффект. В оптическом диапазоне ясно видно наличие двух соседних скоплений (слева и справа).

Это скопление Пуля: система из двух галактических скоплений, сталкивающихся на высокой скорости.

Наблюдения за скоплением Пуля в рентгеновском диапазоне, проведённые рентгеновской обсерваторией “Чандра”

При столкновении находящийся внутри них газ замедляется, разогревается и отстаёт, испуская рентгеновские лучи.

Оптические изображения с Магелланова телескопа с построенными контурами пространственного распределения массы (слева) на основе гравитационного линзирования. Изучив те же контуры, наложенные на рентгеновские данные с “Чандра”, отслеживающего горячую плазму в галактике (справа), можно увидеть, что нормальная материя и общие эффекты массы не совпадают.

Однако мы можем использовать гравитационное линзирование, чтобы узнать, где в системе расположена масса.

Искривление и сдвиг света, испускаемого фоновыми галактиками, показывает нам разделение материи и рентгеновских лучей.

Крупномасштабная массовая реконструкция на основе комбинированных каталогов HST и CFHT. Слева массовые контуры скопления Abell 520 наложены на сглаженное распределение яркости скопления. Справа распределение групп высокой (красный) и низкой (зелёный) скорости, соответствующее множеству центров масс скопления.

Это разделение является одним из надёжнейших свидетельств существования тёмной материи.

Три сталкивающихся галактических скопления (и одна сталкивающаяся группа, слева внизу), демонстрируют разделение рентгеновских лучей (розовые) и гравитации (синее), что говорит о наличии тёмной материи. На крупных масштабах наличие холодной тёмной материи необходимо, и её не заменят никакие альтернативы.

С тех пор обнаружено уже более десятка сталкивающихся скоплений, демонстрирующих такое разделение, в различных конфигурациях.

g Карты распределения рентгеновских лучей (розовое) и материи (синее) демонстрируют явное разделение нормальной материи и гравитационных эффектов, и это самое убедительное свидетельство существования тёмной материи. Альтернативные теории оказываются настолько неестественными, что высмеиваются многими учёными.

Чем бы ни была тёмная материя, её влияние не объясняется одной только обычной материей.

Данные по крупномасштабным скоплениям (точки) и предсказания модели Вселенной, на 85% состоящей из тёмной материи, и на 15% из нормальной (сплошная линия) невероятно точно совпадают. Отсутствие резких спадов говорит о температуре тёмной материи; величина зигзагов обозначает отношение количества нормальной материи к тёмной; то, что кривая по большому счёту гладкая, и не падает внезапно до нуля, исключает вселенную, состоящую из одной только нормальной материи.

Первыми этот эффект продемонстрировали изображения скопления Пуля.

Столкновение скопления галактик El Gordo, крупнейшего из известных в наблюдаемой части Вселенной, демонстрирует те же свидетельства наличия тёмной материи, что и другие столкновения. El Gordo можно объяснить и при помощи новой физики, но это будет ненужное усложнение; стандартная тёмная материя, не сталкивающаяся сама с собой, прекрасно справляется с описанием как тут, так и во всех остальных случаях.

Миссия телескопа “Чандра”, получившего это изображения, по праву была продлена, как главная рентгеновская обсерватория НАСА после 19 лет непрерывной работы.

Рентгеновская обсерватория “Чандра” в представлении художника. Это самый чувствительный рентгеновский телескоп из всех построенных, и его работу как главной рентгеновской обсерватории НАСА только что продлили как минимум до 2024 года.

Источник