Астрономи використали спостережні дані від космічного телескопа Джеймса Вебба, щоб визначити щільність найзагадковішої «речовини» Всесвіту.
Космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) дав змогу астрономам створити докладну мапу темної матерії. Вона показує щільність цієї загадкової речовини в полі зору телескопа, котре охоплює близько 800 000 галактик.
Темна матерія є загадкою для науковців, бо вона не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням (яке часто називають світлом, хоча це й не зовсім правильно — Ред.), і тому фактично невидима для нас. Це вказує дослідникам на те, що темна матерія — це не просто важко помітна звичайна матерія, яка складається з протонів, нейтронів та електронів. І які є частинками, що взаємодіють зі світлом. Отже, пошук частинок, які могли б становити темну матерію, є складним. Щоб ще більше ускладнити ситуацію, ці частинки, здається, переважають частинки, які становлять звичайну матерію в космосі, у співвідношенні п’ять до одного.
На щастя, темна матерія взаємодіє з гравітацією, впливаючи таким чином на структуру простору–часу. А викривлення простору, спричинене великими концентраціями темної матерії — як-от гало темної матерії, що огортають галактики та галактичні скупчення — може впливати на проходження світла в процесі, який називають гравітаційним лінзуванням. Його вперше передбачив Альберт Айнштайн ще в 1915 році. Саме завдяки такому гравітаційному впливу астрономи змогли використати космічний телескоп Джеймса Вебба для створення нової мапи темної матерії.
Ділянка неба, яку в цьому дослідженні вивчали науковці, приблизно в 2,5 рази більша за повний Місяць (як його видно з поверхні Землі). Вона міститься в напрямку сузір’я Секстанта. JWST спостерігав цю ділянку близько 255 годин за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону (Near-Infrared Camera, NIRCam) в рамках проєкту «Огляд космічної еволюції» (Cosmic Evolution Survey, COSMOS).
Науковці виконують проєкт COSMOS за допомогою 15 різних телескопів, серед яких і надійний «брат» JWST — Космічний телескоп імені Габбла. Ці спостерігачі Всесвіту неодноразово переглядають більшу ділянку неба, еквівалентну приблизно 10 повним Місяцям. Такі повторні спостереження з інструментами, які бачать космос по-різному, дає змогу науковцям досліджувати, як ростуть галактики. А дані «Габбла» та JWST допомагають розгадати роль темної матерії в таких речах, як еволюція галактик. Крім того, «Габбл» спостерігав ділянку, яку вивчали в новому дослідженні, ще у 2007 році. Відтоді її незалежно спостерігали за допомогою багатьох інших наземних телескопів. Але величезна чутливість JWST дала змогу науковцям створити мапу, на якій приблизно вдесятеро більше галактик, ніж на мапі, створеній за наземними спостереженнями, і вдвічі більше, ніж видно на мапі від «Габбла».
Огляд 800 000 галактик, отриманий за допомогою JWST, де синій колір вказує на концентрацію темної матерії. Що інтенсивніший синій колір, то щільніша темна матерія. Авторські права на зображення: NASA/STScI/J. DePasquale/A. Pagan. Фото з сайту www.space.com.
Спостережні дані від JWST та метод слабкого гравітаційного лінзування (заломлення світла від тисяч фонових галактик, що виникає, коли воно проходить крізь викривлений простір, спричинений концентрацією темної матерії) дали змогу науковцям зробити висновок про розподіл темної матерії.
Крім того, зі спостережень цієї ділянки неба за допомогою іншого основного приймача JWST, інструменту середнього інфрачервоного діапазону (Mid-Infrared Instrument, MIRI), дослідники змогли краще виміряти відстані до галактик у цій частині неба.
Нова мапа темної матерії — це ще один приклад того, як космічний телескоп Джеймса Вебба докорінно змінює наше уявлення про космос, як близький, так і далекий. Це дає змогу одночасно переосмислювати наше розуміння як відомих небесних тіл, так і найзагадковіших аспектів космосу.
За інф. з сайту www.space.com
