Слабое свечение в скоплениях галактик освещает темную материю

Используя прошлые наблюдения Хаббла за шестью массивными скоплениями галактик по программе Hubble Frontier Fields, астрономы продемонстрировали, что внутрикластерный свет - рассеянное свечение в скоплении между галактиками - отслеживает путь темной материи, освещая ее распределение более точно, чем существующие методы.
Внутрикластерный свет является побочным продуктом взаимодействия между галактиками, которое разрушает их структуры. Здесь также находится подавляющее большинство темной материи. Рентгеновский свет показывает, где сталкиваются группы галактик, но не основную структуру скопления. Это делает его менее точным индикатором темной материи.

«Причина, по которой внутрикластерный свет является таким превосходным индикатором темной материи в скоплении галактик, в том, что и темная материя, и эти звезды, образующие внутрикластерный свет, свободно плавают на гравитационном потенциале самого скопления», - сказала соавтор исследования Мирейя Монтес из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия. «Мы нашли новый способ увидеть место, где должна находиться темная материя, потому что отслеживаем точно такой же гравитационный потенциал. Мы можем очень слабым светом осветить положение темной материи».
Монтес также подчеркивает, что метод является не только точным, но и более эффективным, поскольку в нем используются только глубокие изображения, а не более сложные и длительные методы спектроскопии. Это означает, что больше кластеров и объектов в космосе может быть изучено за меньшее время, что означает больше потенциальных доказательств того, из чего состоит темная материя и как она себя ведет.
«Этот метод позволяет нам статистически характеризовать конечную природу темной материи», - сказал Монтес.
«Идея исследования возникла при взгляде на нетронутые изображения Hubble Frontier Field», - сказал соавтор исследования Игнасио Трухильо из Института астрономии Канарских островов в Тенерифе, Испания. «Hubble Frontier Field демонстрировали внутрикластерный свет с беспрецедентной ясностью. Изображения были вдохновляющими, но тем не менее, я не ожидал, что результаты будут настолько точными. Последствия для будущих космических исследований очень захватывающие».
Монтес и Трухильо видят множество возможностей для расширения своих исследований. Для начала они хотели бы увеличить радиус наблюдения в исходных шести кластерах, чтобы увидеть, сохраняется ли степень точности отслеживания. Другим важным испытанием их метода будет наблюдение и анализ дополнительных скоплений галактик большим количеством исследовательских групп, чтобы добавить к набору данные и подтвердить свои выводы.
Астрономы также с нетерпением ожидают применения тех же методов в будущих мощных космических телескопах, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба и WFIRST, которые будут иметь еще более чувствительные инструменты для виденья слабого внутрикластерного света в далекой вселенной.
Программа Hubble Frontier Fields была инициативой глубокой визуализации, предназначенной для использования естественной лупы гравитационных скоплений галактик, чтобы увидеть чрезвычайно далекие галактики за их пределами, и таким образом получить представление о ранней (далекой) вселенной и эволюции того времени. В этом исследовании рассеянный внутрикластерный свет был раздражением, частично затеняя отдаленные галактики за их пределами. Однако этот слабый свет может в конечном итоге пролить значительный свет на одну из великих загадок астрономии: природу темной материи.