Вселенная в деталях: «Джеймс Уэбб» наносит на карту невидимые гравитационные леса темной материи
Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) составили самую крупномасштабную и детальную на сегодняшний день карту распределения темной материи во Вселенной, что углубляет наше понимание того, как эта загадочная субстанция формирует космический ландшафт.
Темная материя, составляющая около 85% всей материи космоса, не испускает, не поглощает и не отражает свет, что делает её чрезвычайно сложной для изучения. Её можно обнаружить только по гравитационному влиянию на обычную (барионную) материю — звёзды, галактики и межгалактический газ.
Новое исследование, опубликованное 26 января в журнале Nature Astronomy, сосредоточилось на участке неба в созвездии Секстанта. Ученые направили инструменты JWST на эту область на 255 часов, создав беспрецедентно четкое изображение видимой материи, обнаружив почти 800 000 галактик. Это в 10 раз больше, чем удавалось увидеть наземным телескопам в том же регионе, и почти вдвое превышает результат космического телескопа «Хаббл».
Затем команда составила карту невидимой темной материи, анализируя, как её масса искривляет пространство-время вокруг себя, вызывая эффект гравитационного линзирования — едва заметное искажение света от далеких галактик.
«Раньше мы смотрели на размытую картину темной материи, — заявила Диана Скоджамильо, астрофизик из Лаборатории реактивного движения NASA и соавтор исследования. — Теперь мы видим невидимые гравитационные “леса” Вселенной в потрясающих деталях».
Эта детальная карта позволит ученым лучше понять, как темная материя направляла эволюцию космоса. Сразу после Большого взрыва темная и обычная материя, вероятно, были распределены равномерно. Со временем темная материя под действием гравитации начала собираться в сгустки, формируя обширную космическую паутину. Её гравитационные «колодцы» притягивали обычную материю, создавая плотные карманы, где в конечном итоге рождались первые звёзды и галактики.
«Эта карта предоставляет более убедительные доказательства того, что без темной материи в нашей галактике, возможно, не было бы элементов, позволивших появиться жизни», — отметил соавтор работы Джейсон Роудс, старший научный сотрудник JPL.
Следующие шаги и будущее картографирования Вселенной
Карта, созданная «Джеймсом Уэббом», — это не просто статичный снимок, а мощный инструмент для проверки космологических теорий. Ученые смогут с невиданной точностью измерять, как сгустки темной материи растут со временем, сравнивая эти данные с предсказаниями стандартной космологической модели (ΛCDM). Это поможет разрешить ключевые загадки, такие как природа самой темной материи и свойства тёмной энергии, ответственной за ускоренное расширение Вселенной.
Следующим гигантским скачком в этой области станет запуск космического телескопа «Нэнси Грейс Роман», запланированный на ближайшие годы. Хотя его разрешение для подобных исследований будет уступать «Уэббу», его невероятно широкое поле зрения позволит картографировать область неба в 4400 раз больше нынешней. Это обеспечит глобальный, всеохватывающий взгляд на космическую паутину темной материи в беспрецедентных масштабах, от гигантских сверхскоплений до обширных пустот.
Будущее исследований темной материи лежит в синергии этих обсерваторий. «Джеймс Уэбб» будет действовать как мощный микроскоп, изучая тонкую структуру и свойства темной материи в ключевых областях с высочайшей детализацией. «Роман» же выступит в роли широкоугольного объектива, нанося на карту общую архитектуру Вселенной и находя самые массивные и редкие структуры. Совместный анализ их данных позволит связать микро- и макромир космоса, создав целостную, проверенную картину того, как невидимая гравитационная основа породила всё видимое многообразие галактик, звёзд и планет, включая наш дом в Млечном Пути.
