Астрономы давно пытались углубиться в раннюю историю нашей Вселенной. Какова тогда была природа материи? Как крошечные галактические ростки выросли до размеров газовых монстров, наблюдаемых сегодня, и какова природа загадочного вещества, которое давит на их ореол, ускользая от наших земных детекторов? Группа астрономов, возможно, открыла новый инструмент, который позволит нам изучать эту загадочную материю в меньших масштабах, чем когда-либо прежде.
Оглядываясь назад на историю Вселенной
Одна из ключевых задач современной астрономии состоит в том, чтобы понять раннюю Вселенную и то, как она развивалась, чтобы достичь того состояния, в котором она находится сегодня. Космический телескоп «Хаббл» вернул нас во времена, когда Вселенной было 500 миллионов лет, а миссия «Планк» позволила нам взглянуть на Вселенную, когда ей было всего 380 000 лет, с помощью космического микроволнового фонового излучения (CMB) — света от очень ранняя Вселенная, которая осталась позади, растянулась до микроволнового режима по мере расширения Вселенной. Один из ключей к пониманию того, как вела себя в то время как обычная, так и темная материя .
Ключ к тому, как темная материя ведет себя в малых масштабах, может лежать в гало темной материи, окружающем галактики в ранней Вселенной. Эти ореолы темной материи были гораздо менее массивными, чем те, что окружают галактики сегодня, поэтому изучение этих ореолов в ранней Вселенной дало бы нам новое окно, позволяющее взглянуть на темную материю в меньших масштабах, и могло бы помочь нам понять природу этой таинственной субстанции, которая пронизывает все вокруг. наш космос.
Мелкомасштабное исследование темной материи
Группа ученых во главе с Нашваной Сабти из Королевского колледжа Лондона использовала десятилетние наблюдения HST для изучения темной материи в очень малых масштабах, изучая далекие галактики и их гало, используя метод, дополняющий диапазон локальных и реликтового излучения. зонды. Во-первых, команда определила ультрафиолетовую яркость галактик (UV FL), которая отображает обилие галактик как функцию их ультрафиолетовой яркости . Поскольку УФ ФЛ зависит от массового распределения гало темной материи, эта методика позволила авторам работы чтобы косвенно исследовать, как темная материя распределяется в различных масштабах в этот ранний период истории Вселенной, раскрывая подсказки о том, как формировалась и развивалась ранняя структура нашей Вселенной.
Использование широкого диапазона
измерений Измерения авторами УФ ФЛ охватывают широкий диапазон времени, когда возраст Вселенной составлял 48 миллионов лет, до 156 миллионов лет, и исследуют масштабы, выходящие за рамки того, что мы можем изучать реликтовое излучение. Авторы моделируют результирующий энергетический спектр материи — меру того, как материя группируется вместе в разных пространственных масштабах — с различными параметрами, чтобы проверить ряд теоретических моделей, описывающих темную материю. Команда пришла к выводу, что спектры мощности, которые они смоделировали, в какой-то степени соответствуют теоретическим предсказаниям лямбда-модели холодной темной материи .(стандартная модель Вселенной). Спектры мощности неблагоприятны для других моделей, таких как модель теплой темной материи, которая не предсказывает структуру, соответствующую тому, что команда обнаружила в малых масштабах.
Эти новые результаты показывают, что измерение функции УФ-яркости является уникальным и мощным методом изучения природы темной материи. Недавно запущенный JWST и космический телескоп Грейс Роман, которые должны быть запущены в середине 2027 года, будут наблюдать галактики, расположенные дальше в истории Вселенной, и изучать гало темной материи в меньших масштабах, что делает это захватывающее время для астрономов темной материи!