Астрономы Обнаружили Темное Тело Массой В Миллион Солнечных Масс В Глубоком Космосе
Черное кольцо и центральная точка показывают инфракрасное изображение далекой галактики, искаженное гравитационной линзой. Orange/reg показывает радиоволны от одного и того же объекта. На врезке показано защемление, вызванное другой, гораздо меньшей, темной гравитационной линзой (белым пятном). На первый взгляд картина похожа на абстрактное искусство. Тонкое черное кольцо окружает пятнышко света, а оранжевое свечение разливается по всему кадру, как будто кто-то обводит космос неоновым карандашом. Но внутри этой искаженной сцены скрыто то, что, по словам астрономов, может быть темным объектом с наименьшей массой, когда-либо найденным далеко за пределами нашей галактики, невидимой гравитацией в миллион солнц, сжимающей звездный свет, как изъян в зеркале смешного дома.
Открытие, о котором 9 октября сообщалось в журнале Nature Astronomy и в сочетании с сопутствующим анализом в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, добавляет удивительно маленькую точку в космический зверинец. Объект не блещет. Он заявляет о себе только тем, что притягивает свет, проходящий рядом с ним, что является классическим случаем гравитационного линзирования. Этот рывок крошечный, но если смотреть на него с помощью глобальной сети радиотелескопов размером с Землю, крошечного может быть достаточно. Самый маленький щепотка в очень большом зеркале Чтобы отследить это, команда объединила наблюдения с телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, массива Very Long Baseline и европейской сети РСДБ. В совокупности эти инструменты действуют как одна гигантская тарелка, достаточно четкая, чтобы разрешать детали в миллисекундную секунду в линзированной галактике, находящейся на расстоянии в миллиарды световых лет от нас. В искаженной дуге от этого удаленного источника исследователи заметили тонкий разрыв, микроскопический шов там, где изображение должно было быть гладким. Моделирование показало, что только дополнительная порция массы может объяснить это. Насколько велика ложка? Примерно в миллион раз больше массы Солнца, сосредоточено в пределах примерно 80 парсек. Это находится прямо между звездными скоплениями и карликовыми галактиками, режим, в котором основные теории темной материи предсказывают множество скоплений, но наблюдения редко осмеливаются на них. Если таких объектов обнаружится больше, подсчет может подтвердить картину холодной темной материи или обнажить ее трещины. На данный момент результатом является точная, единая точка данных, которая дразнит большую популяцию, скрывающуюся у всех на виду.
Крис Фасснахт из Калифорнийского университета в Дэвисе, который является соавтором статьи в Nature Astronomy, был прямолинеен в отношении ставок. Обнаружение объектов с малой массой, таких как этот, имеет решающее значение для изучения природы темной материи. Поскольку объект темный, его истинная идентичность остается открытой. Это может быть компактная, неактивная карликовая галактика с небольшим количеством звездного света или без него, или свободно плавающий сгусток темной материи, намного меньший, чем любой ранее обнаруженный с помощью линзирования. Некоторые альтернативы выглядят менее вероятными, в том числе черная дыра промежуточной массы или шаровое скопление, но для исключения или исключения слабого множества звезд потребуется более глубокая оптическая и инфракрасная визуализация. Я бы пока не стал ставить ферму на одну интерпретацию. Что делает это обнаружение примечательным, так это не только масса, но и чистота измерения. Сначала команда построила гладкую модель главной линзирующей галактики, чтобы объяснить крупномасштабную дугу, а затем применила метод непараметрической гравитационной визуализации для поиска оставшихся колебаний, которые могут произвести только дополнительные массы. Второй, полностью параметрический анализ был согласован, что дало массу в пределах высокой неопределенности и точное положение в плоскости линзы с точностью до субпарсека. Другими словами, щепотка реальна, а не призрак обработки данных. Почему одно пятнышко имеет значение В стандартной структуре холодной темной материи структура формируется снизу вверх. Маленькие гало сначала схлопываются, а затем сливаются с более крупными, оставляя за собой пенистую иерархию субгало внутри галактических гало. Обнаружение гало массы в миллион солнечных масс на космологическом расстоянии уже давно является своего рода целью, нарисованной на теоретических слайдах, порогом, где наблюдения могут начать просеивать модели холодной, теплой или даже самовзаимодействующей темной материи. Попадание в эту цель один раз обнадеживает. Попадание в него много раз, с предсказуемой частотой, было бы преобразующим.