Фото предоставлено: NOIRLab
Камера темной энергии сделала снимок ослепительного скопления галактик Кома, названного в честь волос египетской царицы Береники II. Эта коллекция галактик важна не только в греческой мифологии, но и имеет фундаментальное значение для открытия существования темной материи.
Теория возникла в 1937 году, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки заметил, что галактики скопления Кома ведут себя так, как будто они находятся под воздействием огромного количества ненаблюдаемой «темной» материи.
На этом густонаселенном изображении видно огромное скопление не отдельных звезд, а целых галактик, называемое скоплением Комы. Скопление Комы названо в честь созвездия Волосы Береники, в котором оно находится. Это единственное из 88 созвездий МАС, названное в честь исторической личности. Его тезкой является египетская царица Береника II, а точнее ее волосы, где «кома» на латыни означает «волосы на голове».
Береника, как известно, отрезала свои волосы и преподнесла их богам в качестве жертвоприношения, когда ее муж благополучно вернулся с войны. Волосы были собраны в висок, но вскоре исчезли. Придворный астроном Конон Самосский утверждал, что обнаружил потерянные локоны Береники в довольно неожиданном месте — на ночном небе, — предполагая, что богиня Афродита кадастрировала (буквально превратила в созвездие) локоны царицы. Все это произошло около 245 г. до н.э. 500 г. до н. э., а это означает, что волосы Береники исключительно долгое время пользовались признанием небес.
Данные, использованные для создания этого детального изображения, были собраны с помощью камеры темной энергии (DECam), изготовленной Министерством энергетики США и установленной на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко Национального научного фонда США в Межамериканской обсерватории Серро Тололо. программа NSF NOIRLab.
570-мегапиксельная камера была создана для проведения исследования темной энергии (DES) — удивительной серии наблюдений продолжительностью 758 ночей в период с 2013 по 2019 год. DES проводилась с целью лучшего понимания природы темной энергии — неизвестной сущности, которая ускоряет расширение нашей Вселенной.
Скопление Комы тесно связано с столь же загадочным аналогом темной энергии: темной материей. Почти столетие назад, в 1937 году, швейцарский астроном Фриц Цвикки наблюдал несколько галактик в скоплении Комы. Он рассчитал массу скопления на основе его светящихся, то есть наблюдаемых, структур.
Но он заметил кое-что странное: куче, казалось, не хватало массы. Фактически, галактики внутри скопления вели себя так, как если бы масса скопления была в 400 раз больше, чем предполагалось по оценкам.
Цвикки пришел к такому выводу, наблюдая, как быстро движутся галактики внутри скопления. Чтобы объяснить это дальше, полезно кратко вернуться к важному моменту о природе гравитации. Гравитация — одно из четырех известных фундаментальных взаимодействий, существующих между всеми объектами, обладающими энергией или массой. Чем больше масса объекта, тем сильнее гравитационная сила, которую он оказывает. Поэтому менее массивные объекты, находящиеся на определенном расстоянии от более массивного, будут неконтролируемо притягиваться к нему.
Однако есть еще один фактор, который следует учитывать: скорость. Если объект движется достаточно быстро, он может избежать гравитационного притяжения других объектов. Исходя из этого принципа, Цвики смог заключить, что скопление комы, по-видимому, представляет собой «недостающую» материю.
Он обнаружил, что галактики двигались так быстро, что им пришлось бы покинуть скопление, если бы оно удерживалось вместе только наблюдаемой массой. Это заставило его поверить в то, что скопление должно удерживаться вместе огромным количеством ненаблюдаемой «темной» материи, хотя большинству астрономического сообщества это предположение показалось надуманным.
Лишь в 1980-х годах большинство астрономов убедились в существовании темной материи. Консенсус пошатнулся, когда были опубликованы несколько исследований, показывающих то же самое странное несоответствие масс, которое наблюдал Цвикки, но в масштабе отдельных галактик, а не целых скоплений галактик.
Одно из таких исследований было проведено в 1970 году американскими астрономами Кентом Фордом и Верой Рубин, которые обнаружили доказательства существования невидимой материи в Галактике Андромеды. А в 1979 году астрономы Сандра Фабер и Джон Галлахер провели тщательный анализ отношения массы к свету более чем 50 спиральных и эллиптических галактик, что привело их к выводу, что «доводы в пользу невидимой массы во Вселенной есть и всегда будут». очень сильный, стань сильнее».
Существование темной материи и темной энергии в настоящее время широко признано, и изучение их неуловимой природы является главной задачей современной астрофизики. Более глубокое понимание может появиться на горизонте в предстоящем 10-летнем исследовании наследия пространства и времени, проводимом обсерваторией Веры К. Рубин NSF-DOE, названной в честь вдохновляющего астронома, который показал миру, что во Вселенной существует пространство. это намного больше, чем кажется на первый взгляд.
