Европейское космическое агентство разрабатывает небольшой спутник, который будет сканировать космос в поисках темной материи. Разбираемся, зачем это нужно ученым
Маленький спутник вдохновлен «Дюной»
Европейское космическое агентство (ESA) недавно объявило о новом устройстве для своей научной программы: небольшом телескопе на орбите Земли под названием «Арракис». Его название навеяно серией научно-фантастических романов Фрэнка Герберта о Вселенной Дюны.
Спутник попытается отследить одну из самых неуловимых и загадочных субстанций во Вселенной — темную материю. Этим термином называют материю, которая не вступает в электромагнитное взаимодействие (не испускает свет). Она составляет около 27% Вселенной, оказывает гравитационное воздействие и влияет на движение звезд в нашей и других галактиках.
Миссия «Арракиса» классифицируется как быстрая (F). Это означает, что устройство весит не более одной тонны, а до запуска осталось менее десяти лет. Предыдущая миссия F в 2019 году называется Comet Interceptor («Перехватчик комет»). Этот спутник будет висеть и терпеливо ждать пролета нужной кометы в одной из точек Лагранжа. В этой области гравитационные поля Солнца и Земли компенсируют друг друга, что позволяет аппарату оставаться неподвижным, не тратя топливо.
Темная материя распределена неравномерно и образует звездные «полосы»
Так как темная материя все еще ускользает от обнаружения, миссия будет нацелена на источники света, которые чувствительны к ней. Ученые ESA полагают, что под ее воздействием по космосу могут перемещаться целые галактики, как буйки в океане. Их плавание неровное, так как темная материя распределена по Вселенной неравномерно. Из-за этого она образует «космическую паутину» на огромных расстояниях. Некоторые из скоплений населены небольшими карликовыми галактиками, а некоторые — полностью состоят из темной материи.
Окружающая темная материя разрывает карликовые галактики на части «гравитационными приливами», после чего они начинают распадаться на длинные потоки звезд, которые огибают огромные пространства. Такие тонкие световые завесы — еще одна связь с невидимым. Считая и измеряя их формы, исследователи смогут сделать вывод о том, из какого типа частиц состоит темная материя.
«Арракис» ультраточен, а атмосфера не будет ему мешать
Арракис будет искать именно такие свидетельства существования темной материи. Наблюдение за слабым светом звезд оказалось сложной задачей даже для самых больших телескопов на Земле — мешает земная атмосфера. «Арракис» будет вести наблюдение из космоса с помощью инновационной камеры, которая проникает глубже как в оптическую, так и в ближнюю инфракрасную часть спектра, и обладает гораздо более широким полем зрения.
Находки спутника позволят сосредоточиться на темной материи
Маленький спутник-телескоп будет наблюдать около сотни похожих на Млечный Путь галактик. Они находятся на расстоянии около 100 млн световых лет от нашей планеты, где до сих пор из-за ограничений телескопов на Земле удалось обнаружить лишь несколько карликовых галактик и ни одного звездного потока. Когда ученые будут знать количество карликовых галактик и их распределение в пространстве, то смогут определить, как именно в нем существует темная материя. Это значительно поспособствует ее изучению.