Темная материя составляет 23 процента всей материи и энергии в космосе. Хотя теоретически он окружает нас повсюду, мы не можем его увидеть или почувствовать. Но ученые могут сделать вывод о наличии темной материи, наблюдая за тем, как известная нам «нормальная» материя ведет себя рядом с ней. Скопления галактик очень важны для изучения темной материи, поскольку они расположены в областях, где ее средняя плотность очень высока. Ученые считают, что чем «тяжелее» такое скопление, тем больше вокруг него темной материи. Но новое исследование предполагает, что эти отношения могут быть еще более сложными...
Новое исследование ученых предполагает, что внутренняя структура скоплений галактик тесно связана с окружающей их темной материей. Таким образом, впервые было продемонстрировано, что любое свойство скопления, отличное от его массы, может зависеть от присутствия темной материи.
Ученые изучили около 9000 скоплений галактик из каталога Sloan Digital Sky Survey DR8. Они были разделены на две группы по морфологии их внутренних структур: те, в которых отдельные галактики были сильно пространственно рассеяны, и те, в которых они были плотно упакованы. Затем ученые использовали метод гравитационного линзирования и обнаружили, что скопления, принадлежащие к обеим группам, имеют одинаковую массу. Но между ними также была обнаружена существенная разница — разница в распределении скоплений галактик. Обычно эти скопления отделены от других примерно 100 миллионами световых лет. Но для скоплений с плотно упакованными галактиками это было не так — у них было меньше близких соседей, чем у «более редких» скоплений. Другими словами, темная материя, окружающая скопления, определяет, как как их галактики разрушаются в космосе. Полученные результаты доказывают, что связь между скоплениями галактик и окружающей их темной материей зависит не только от массы скопления, но и от всей его истории. Более того, важен возраст скоплений — кажется, что более молодые живут в другой среде темной материи, чем более старые.
Полученные результаты согласуются с предсказаниями ведущих теорий происхождения и эволюции Вселенной. После космической эры инфляции, периода менее одной триллионной секунды после Большого взрыва, в энергии произошли небольшие изменения — так называемые квантовые флуктуации. Они могли инициировать крупномасштабное неравномерное распределение материи, наблюдаемое сегодня. Ученые считают, что скопления галактик, которые мы видим сегодня, могут быть результатом неравномерной плотности материи в ранней Вселенной.
Ученые намерены продолжить исследования этих интересных взаимосвязей. Они подчеркивают, что наблюдения за скоплениями галактик дают нам много информации об эволюции крупномасштабной структуры Вселенной, а также содержащейся в ней темной материи и энергии.
