Ученые из Института астрофизики Макса Планка с помощью международной сети радиотелескопов впервые зафиксировали след «темного объекта» — массивного скопления материи, не излучающего свет, расположенного примерно в 10 миллиардах световых лет от Земли. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Этот объект, масса которого примерно в миллион раз превышает массу Солнца, оказался настолько далеким, что существовал, когда Вселенной было всего 6,5 миллиарда лет. Он стал самым маломассивным объектом, обнаруженным с помощью метода гравитационного линзирования, причем чувствительность измерений превысила прежние рекорды примерно в 100 раз.
«Охота за невидимыми объектами, не излучающими свет, — очевидно, непростая задача. Поскольку мы не можем увидеть их напрямую, мы используем далекие галактики как фон, чтобы разглядеть гравитационные отпечатки темной материи», — рассказал Девон Пауэлл, ведущий автор исследования.
Чтобы добиться столь высокой точности, команда объединила данные крупнейших радиотелескопов мира — Green Bank Telescope, Very Long Baseline Array и Европейской сети интерферометрии сверхдлинной базы. Эти наблюдения были обработаны в Нидерландах на базе Joint Institute for VLBI ERIC, где данные соединили в единый «сверхтелескоп» размером с Землю.
На радиоснимках виден своеобразный «пережим» светящейся дуги, где гравитация темного объекта искажает изображение. Само скопление остается полностью невидимым — ни в оптическом, ни в инфракрасном, ни в радиодиапазоне не зафиксировано никакого излучения.
Для анализа данных ученым пришлось создать новые алгоритмы моделирования, требующие вычислительных мощностей суперкомпьютеров.
«Объем информации настолько велик, что нам пришлось разрабатывать новые численные методы с нуля. Это было непросто — никто раньше не делал ничего подобного», — отметила Симона Веджетти, исследовательница из Института Макса Планка.
Результаты согласуются с основными предсказаниями «холодной темной материи» (cold dark matter theory) — ведущей модели, описывающей формирование галактик. Согласно ей, каждая галактика, включая Млечный Путь, должна быть пронизана множеством подобных темных сгустков.
В ближайшее время команда продолжит поиски таких же маломассивных темных объектов в других частях неба. Если окажется, что они действительно не содержат звезд, это может изменить наше представление о природе темной материи и исключить часть существующих гипотез.