Темная материя — это неизвестное вещество, которое, как считают ученые, наполняет всю Вселенную. Астрономы уже говорили о косвенных доказательствах присутствия темной материи внутри галактики. Теперь с помощью телескопа Хаббл удалось обнаружить признаки небольших скоплений темной материи.
В поисках темной материи астрономы «гоняются за призраком», поскольку темную материю нельзя наблюдать напрямую. Тем не менее темная материя оказывает гравитационное влияние на галактики и скопления галактик, скрепляя их, словно «гравитационный клей». Астрономы могут выявить присутствие темной материи непрямыми способами, наблюдая влияние ее гравитации на звезды и галактики.
Используя телескоп Хаббл и новую технику наблюдения, астрономы обнаружили, что темная материя образует гораздо меньшие скопления, считалось ранее. Этот результат подтверждает одно из фундаментальных предсказаний широко принятой теории «холодной темной материи». Все галактики, согласно этой теории заключены в облака темной материи. Сама темная материя состоит из медленно движущихся или «холодных» частиц, которые собираются вместе, образуя структуры, от сотен тысяч раз больше массы галактики Млечный Путь до комков, не более массивных, чем масса коммерческого самолета. (В этом контексте «холод» относится к скорости частиц.)
Охота на темную материю, лишенную звезд, оказалась сложной задачей. Исследовательская группа Хаббла, однако, использовала технику, в которой им не нужно было искать гравитационное влияние звезд как индикаторов темной материи. Команда нацелена на восемь мощных и отдаленных космических «уличных фонарей», называемых квазарами (области вокруг активных черных дыр, которые излучают огромное количество света). Астрономы измерили, как свет, испускаемый кислородом и неоновым газом, вращающимся вокруг каждой из черных дыр квазаров, искажается гравитацией массивной галактики переднего плана, которая действует как увеличительная линза.
Восемь квазаров и галактик были выровнены настолько точно, что эффект деформации, называемый гравитационным линзированием, дал четыре искаженных изображения каждого квазара. Эффект, как если бы вы смотрели в зеркало дома. Такие четверные изображения квазаров редки из-за почти точного выравнивания, необходимого между галактикой переднего плана и фоновым квазаром. Тем не менее, исследователи нуждались в нескольких изображениях для проведения более детального анализа.
Присутствие скоплений темной материи изменяет кажущуюся яркость и положение каждого искаженного изображения квазара. Астрономы сравнили эти измерения с предсказаниями того, как будут выглядеть изображения квазара без влияния темной материи. Исследователи использовали измерения, чтобы вычислить массы крошечных концентраций темной материи. Для анализа данных исследователи также разработали сложные компьютерные программы и методы интенсивной реконструкции.
