Используя инструмент МУЗЫ на VLT ESO в Чили, наряду с изображениями от Хаббла в орбите, команда астрономов изучила одновременное столкновение четырех галактик в скоплении галактик Abell 3827. Команда могла проследить, где масса находится в системе, и сравните распределение темной материи с положениями ярких галактик.Хотя темная материя не может быть замечена, команда могла вывести свое местоположение, используя технику, названную гравитационным lensing. Столкновение, оказалось, произошло непосредственно перед намного более отдаленным, несвязанным источником.
Масса темной материи вокруг сталкивающихся галактик сильно исказила пространство-время, отклонив путь световых лучей, прибывающих из отдаленной второстепенной галактики – и искажающих ее изображение в характерные формы дуги.Наше текущее понимание – то, что все галактики существуют в глыбах темной материи.
Без эффекта ограничения силы тяжести темной материи галактики как Млечный путь бросили бы себя обособленно, как они вращаются. Чтобы предотвратить это, 85 процентов массы Вселенной [1] должны существовать как темная материя, и все же ее истинный характер остается тайной.В этом исследовании исследователи наблюдали четыре сталкивающихся галактики и нашли, что одна глыба темной материи, казалось, отставала от галактики, которую это окружает. Темная материя в настоящее время – 5 000 световых лет (50 000 миллионов миллионов километров) позади галактики – космическому кораблю Путешественника НАСА потребовались бы 90 миллионов лет, чтобы поехать настолько далеко.
Задержка между темной материей и ее связанной галактикой предсказана во время столкновений, если темная материя взаимодействует с собой, даже очень немного, через силы кроме силы тяжести [2]. Темная материя прежде никогда не наблюдалась, взаимодействуя в любом случае кроме через силу тяжести.
Победите автора Ричарда Мэсси в Даремском университете, объясняет: «Мы раньше думали, что темная материя просто сидит без дела, занимание своим делом, за исключением его гравитации. Но если бы темная материя замедлялась во время этого столкновения, это могли бы быть первые доказательства богатой физики в темном секторе – скрытая Вселенная все вокруг нас».Исследователи отмечают, что больше расследования будет необходимо в другие эффекты, которые могли также произвести задержку.
Подобные наблюдения за большим количеством галактик и компьютерные моделирования столкновений галактики должны будут быть сделаны.Член команды Лилия Уилльямс из Миннесотского университета добавляет: «Мы знаем, что темная материя существует из-за способа, которым она взаимодействует гравитационно, помогая сформировать Вселенную, но мы все еще знаем смущающе мало о том, какова темная материя на самом деле. Наше наблюдение предполагает, что темная материя могла бы взаимодействовать с силами кроме силы тяжести, означая, что мы могли исключить некоторые ключевые теории о том, какова темная материя могла бы быть».Этот результат следует за недавним результатом команды, которая наблюдала 72 столкновения между скоплениями галактик [3] и нашла, что темная материя взаимодействует очень мало с собой.
Новая работа, однако, касается движения отдельных галактик, а не групп галактик. Исследователи говорят, что столкновение между этими галактиками, возможно, продлилось дольше, чем столкновения, наблюдаемые в предыдущем исследовании – разрешение эффектов даже крошечной фрикционной силы расти со временем и создать измеримую задержку [4].
Взятый вместе, два результата заключают в скобки поведение темной материи впервые. Темная материя взаимодействует больше, чем это, но меньше, чем это.
Мэсси добавил: «Мы наконец концентрируем внимание на темной материи сверху и ниже – сжатие нашего знания от двух направлений».Примечания[1] Астрономы нашли, что полное содержание массы/энергии Вселенной разделено в темной энергии 68% пропорций, 27%-й темной материи и 5%-м «нормальном» вопросе.
Таким образом, 85%-е число касается части «вопроса», который является темным.[2] Компьютерные моделирования показывают, что дополнительное трение от столкновения заставило бы темную материю замедлиться.
Природа того взаимодействия неизвестна; это могло быть вызвано известными эффектами или некоторой экзотической неизвестной силой. Все, что может быть сказано в этом пункте, – то, что это не сила тяжести.
Все четыре галактики, возможно, были отделены от их темной материи. Но у нас, оказывается, есть очень хорошее измерение только от одной галактики, потому что она случайно выровнена так хорошо с фоном, гравитационно линзовым объектом. С другими тремя галактиками линзовые изображения еще дальше, таким образом, ограничения на местоположение их темной материи также освобождают, чтобы сделать статистически значительные выводы.
[3] Скопления галактик содержат до тысячи отдельных галактик.[4] Главная неуверенность в результате – промежуток для столкновения: трение, которое замедлило темную материю, возможно, было очень слабой силой, действующей приблизительно за миллиард лет или относительно более сильную силу, действующую в течение «только» 100 миллионов лет.