Астрономы были озадачены ранее в этом году, когда космический телескоп НАСА «Хаббл» обнаружил переизбыток темной материи в сердце сливающегося скопления галактик Abell 520. Это наблюдение было неожиданным, поскольку темная материя и галактики должны быть связаны вместе, даже во время столкновение между скоплениями галактик.
У астрономов есть множество доказательств того, что пока еще не идентифицированная форма материи отвечает за 90 процентов гравитации внутри галактик и скоплений галактик. Поскольку ее обнаруживают по гравитации, а не по свету, ее называют «темной материей».
Новое наблюдение Abell 520, проведенное другой командой астрономов с помощью другой камеры Хаббла, показало, что в конце концов ядро не кажется слишком плотным в темной материи. Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal.
«Предыдущий результат представлял собой загадку. В наших наблюдениях мы не увидели ничего удивительного в ядре», - сказал руководитель исследования Дуглас Клоу, адъюнкт-профессор физики и астрономии в Университете Огайо. «Наши измерения полностью соответствуют ожидаемому нами поведению темной материи».
Наблюдения Хаббла, объявленные ранее в этом году астрономами с помощью широкоугольной планетарной камеры Хаббла 2, показали, что сгусток темной материи остался позади во время столкновения между массивными скоплениями галактик в Abell 520, расположенном на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет от нас. Темная материя собралась в «темное ядро», которое содержало гораздо меньше галактик, чем можно было бы ожидать, если бы темная и светящаяся материя были тесно связаны, что обычно и происходит.
Поскольку темная материя не видна, ее присутствие и распределение обнаруживаются косвенно через ее гравитационные эффекты. Гравитация как темной, так и светящейся материи искажает пространство, искривляя и искажая свет от галактик и скоплений позади него, подобно гигантскому увеличительному стеклу. Астрономы могут использовать этот эффект, называемый гравитационным линзированием, чтобы сделать вывод о наличии темной материи в массивных скоплениях галактик. Обе команды использовали эту технику для картирования темной материи в сливающемся скоплении.
Команда Клоу использовала Усовершенствованную камеру для исследований (ACS) Хаббла, чтобы измерить количество темной материи в скоплении. ACS наблюдал за скоплением в трех цветах, что позволило астрономам отличить галактики переднего и заднего плана от галактик в скоплении. На основе этого наблюдения команда составила чрезвычайно точную карту темной материи скопления. «Благодаря цветам мы получили более точный выбор галактик», - сказал Клоу.
Астрономы оценили количество темной материи в скоплении, измерив величину гравитационного «сдвига» на изображениях Хаббла. Сдвиг - это искривление и растяжение галактик под действием гравитации темной материи. Большее искривление указывает на присутствие большей гравитации, чем это следует из присутствия светящейся материи, поэтому для объяснения наблюдения требуется присутствие темной материи. «Наблюдение WFPC2 могло ввести аномальный сдвиг, а не меру распределения темной материи», - объяснил Клоу.
Используя новую камеру, команда Клоу измерила меньший сдвиг в ядре скопления, чем было обнаружено ранее. В исследовании соотношение темной материи к нормальной материи в форме звезд и газа составляет 2,5 к 1, чего и ожидали астрономы. Однако более раннее наблюдение WFPC2 показало отношение темной материи к нормальной материи 6:1, что поставило под сомнение теории поведения темной материи.
«Этот результат также показывает, что по мере улучшения возможностей Хаббла с помощью новых камер вы можете еще раз взглянуть на объект», - сказал Клоу.
Его команда поощряет других ученых изучать его данные и проводить собственный анализ кластера.
Соавторами Клоу по статье являются Максим Маркевич из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, Мэриленд; Маруса Брадак из Калифорнийского университета в Дэвисе; Энтони Х. Гонсалес и Сун Ми Чанг из Университета Флориды, Гейнсвилл; Ричард Мэсси из Даремского университета, Дарем, Англия; и Деннис Зарицкий из обсерватории Стюарда Университета Аризоны, Тусон, Аризона.