Зловещото откритие на 2 „идентични“ галактики в дълбокия космос най-накрая е обяснено: ScienceAlert


Галактиките са малко като пръстови отпечатъци или снежинки. Има много от тях и могат да имат много общи характеристики, но няма две напълно еднакви.

И така, през 2013 г., когато две галактики бяха забелязани една до друга в далечните краища на Вселената и които изглеждаха изумително подобни, астрономите бяха объркани.

Сега най-накрая са разрешили мистерията на тези странности “еднакви обекти” – и отговорът може да има значение за разбирането тъмна материя.

Обектът, сега наречен Обект на Хамилтън, е открит от астронома Тимъти Хамилтън от държавния университет Шоуни случайно, в данни, получени от космическия телескоп Хъбъл преди почти десетилетие.

Двете галактики изглеждаха с еднаква форма и имаха еднакви почти успоредни тъмни ивици през галактическата изпъкналост – централната област на галактиката, където живеят повечето звезди.

„Бяхме наистина озадачени“ – каза Хамилтън. „Първата ми мисъл беше, че може би са взаимодействащи галактики с приливно протегнати ръце. Това наистина не се вписваше добре, но не знаех какво друго да мисля.“

Едва през 2015 г. ще се появи по-правдоподобен отговор. Астрономът Ричард Грифитс от Хавайския университет, виждайки Хамилтън да представя своя обект на среща, предполага, че виновникът може да е рядко явление: гравитационни лещи.

Това е феномен, който е резултат единствено от случайно подреждане на масивни обекти в космоса. Ако масивен обект седи точно между нас и по-отдалечен обект, възниква ефект на увеличение поради гравитационната кривина на пространство-времето около по-близкия обект.

Всяка светлина, която след това пътува през това пространство-време, следва тази кривина и влиза в нашите телескопи размазана и изкривена в различна степен – но също така често увеличена и дублирана.

лещиИлюстрация на гравитационни лещи. (НАСА, ЕКА и Л. Козуей)

Това има много повече смисъл от две еднакви галактики, особено когато Грифитс откри още едно дублиране на галактиката (както може да се види на снимката по-долу).

Остава обаче огромен проблем: какво причинява гравитационната кривина? Така Грифитс и неговият екип се заеха да търсят данни от проучване на небето за обект, достатъчно масивен, за да произведе ефекта на лещата.

И го намериха. Между нас и Обекта на Хамилтън дебне куп от галактики, който е бил слабо документиран. Обикновено тези открития вървят по обратния начин – първо се идентифицира клъстерът, а след това астрономите тръгват да търсят галактики с лещи зад тях.

Работата на екипа разкри, че обектът на Хамилтън е на около 11 милиарда светлинни години, а работата на друг екип разкри, че клъстерът е на около 7 милиарда светлинни години.

Самата галактика е спирална галактика с преграда, чийто ръб е обърнат към нас, подложена на неравномерно образуване на звезди, установиха изследователите. След това компютърните симулации помогнаха да се определи, че трите дублирани изображения могат да бъдат създадени само ако разпределението на тъмната материя е гладко в малки мащаби.

вмъкване на Хамилтън(Джозеф ДеПаскуале/STScI)

„Страхотно е, че се нуждаем само от две огледални изображения, за да получим мащаба на това колко тромава или не може да бъде тъмната материя на тези позиции,“ каза астрономът Джени Вагнер от университета в Хайделберг в Германия.

„Тук не използваме никакви модели на лещи. Просто вземаме наблюдаемите от множеството изображения и факта, че те могат да бъдат трансформирани едно в друго. Те могат да бъдат сгънати едно в друго по нашия метод. Това вече ни дава представа за колко гладка трябва да бъде тъмната материя в тези две позиции.”

Двете идентични изображения едно до друго са създадени, защото се разпръскват върху „вълничка“ в пространство-времето – област с най-голямо увеличение, създадена от гравитацията на нишка от тъмна материя. Смята се, че такива нишки свързват Вселената в огромна, невидима космическа мрежа, свързвайки галактики и галактически клъстери и ги захранвайки с водороден газ.

Но всъщност не знаем какво е тъмна материя, така че всяко ново откритие, което ни позволява да картографираме къде се намира тя, как е разпределена и как влияе на пространството около нея, е още едно доказателство, което в крайна сметка ще ни помогне да разрешим мистерията.

„Знаем, че това е някаква форма на материя, но нямаме представа каква е съставната частица“, Грифитс обясни.

„Така че ние изобщо не знаем как се държи. Просто знаем, че има маса и е обект на гравитация. Значението на ограниченията на размера върху струпването или гладкостта е, че ни дава някои улики за това какво представлява частицата може да е. Колкото по-малки са бучките тъмна материя, толкова по-масивни трябва да са частиците.”

Изследването е публикувано в Месечни известия на Кралското астрономическо дружество.