Гравитационные эффекты также позволяют астрономам изучать, как распределяется «невидимое вещество» во Вселенной. Опираясь на них, авторы новой работы создали карту распределения темной материи в трех скоплениях галактик.
Астрономы в рамках проекта Frontier Fields наблюдали с помощью телескопа Hubble за скоплениями Abell 2744 (красное смещение 0,308), MACSJ 0416 (красное смещение 0.396), и MACSJ 1149 (красное смещение 0.543). Большая масса этих объектов позволяет им действовать как гравитационные линзы, искажая прямолинейный ход лучей света и увеличивая видимые размеры тел за ними. Исследователи изучили искажение изображений десятков галактик, которые лежали за скоплениями, и на основе этого рассчитали распределение вещества в самих линзах.
nplus1.ru, 3 марта 2017, Кристина Уласович
https://nplus1.ru/news/2017/03/03/dark-matter-mapping
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/doi/10.1093/mnras/stw3385/2970349/Mapping-substructure-in-the-HST-Frontier-Fields?redirectedFrom=fulltext
Глава 11-10-5
Космологи создают новую карту движения темной материи
Июль 2017
При помощи методов современного компьютерного моделирования эта исследовательская группа впервые преобразовала карту распределения галактик во Вселенной в подробные карты потоков материи и скоростей. Исследование опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Главный автор новой работы доктор Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета, Великобритания, говорит: «Темная материя представляет собой субстанцию неизвестной природы, которая, как сегодня считают ученые, составляет 80 процентов от общей массы Вселенной. Так как она не излучает свет и никак не реагирует на него, то распределение и эволюция этого вида материи не поддаются прямым наблюдениям и могут быть изучены лишь по косвенным признакам».
Исследователи использовали в своей работе данные, собранные при помощи Слоуновского цифрового обзора неба в период с 2000 по 2008 гг. В рамках этого обзора неба были получены глубокие изображения одной пятой части неба и сняты спектры более чем 900000 галактик.
Исследователи использовали в своей работе математические инструменты анализа фазового пространства и результаты, полученные в предыдущем исследовании этих авторов, проведенном в 2015 г., в рамках которого были воссозданы первичные условия в ближней части Вселенной.
Эти новые карты темной материи охватывают участок Северного неба размером 600 мегапарсек.
astronews.ru, 26 июля 2017
Журнал Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2017
Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета
Глава 11-10-6
Ученые создали новую трехмерную карту распределения темной материи
Сентябрь 2018
Международная группа исследователей представила самую детальную трехмерную карту распределения материи во Вселенной, а также повысила точность ограничений для темной энергии при помощи камеры Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru. Карта позволила астрономам измерить гравитационное искажение изображений примерно 10 миллионов галактик. Результаты исследования опубликованы на сайте препринтов arXiv.org.
Телескоп Subaru позволил ученым рассмотреть галактики еще подробнее и «глубже», чем это удавалось в ходе аналогичных исследований. Например, Dark Energy Survey анализирует намного больший участок неба с той же точностью, что и HSC, но изучает только ближайшую к нам Вселенную. HSC изучает более узкий участок, но «смотрит» дальше, что позволило исследователям увидеть более тусклые галактики и создать максимально точную карту распределения темной материи.
Ученые сравнили свою карту с флуктуациями, предсказанными наблюдениями реликтового излучения с аппарата «Планк». Результаты, полученные HSC, были несколько ниже, но в целом соответствовали результатам «Планка». Тот факт, что и HSC, и другие исследования слабого линзирования получают более низкие результаты, чем «Планк», рождает вопросы о том, действительно ли темная энергия ведет себя как космологическая постоянная Эйнштейна.
«Наша карта предоставляет нам самую подробную картину того, сколько во Вселенной темной энергии. Она больше рассказывает о ее свойствах и о том, как та ускоряет расширение Вселенной, — рассказывает Рэйчел Мандельбаум из Университета Карнеги — Меллон. — HSC дополняет другие исследования. Совмещение данных разных проектов станет мощным инструментом при изучении природы темной материи и темной энергии».
Данные и результаты ученые получили в течение первого года наблюдений на HSC. В целом исследование HSC соберет информацию за пять лет исследований. Астрономы также изучат эволюцию галактик и массивных галактических кластеров на протяжении космического времени, измеряя такие объекты, как сверхновые и даже Млечный Путь.
naked-science.ru, 27 сентября 2018
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-sozdali-novuyu-trehmernuyu
Препринт на arxiv.org
https://arxiv.org/abs/1809.09148
Глава 11-10-7
Разработана новая карта темной материи, способная изменить понимание физики
Февраль 2019
Ученые создали новую карту, в которой отобразили, как увеличилось количество темной материи за время существования Вселенной. Они утверждают, что полученные данные могут перевернуть современное понимание физики. Совмещение Теории относительности Эйнштейна с одним из самых мощных в мире телескопов помогло международной команде исследователей измерить, где и как во Вселенной образуются структуры темной материи. Их анализ предполагает, что космические структуры могут развиваться медленнее, чем считалось в более ранних моделях. Доступно в базе препринтов arXiv.org
Полученные учеными данные о распределении темной материи со времен Большого взрыва могут перевернуть современное понимание физических законов, если подтвердятся.
«Если дальнейшие данные покажут, что мы правы, это будет предполагать, что в нашем понимании Стандартной модели и Общей теории относительности чего-то не хватает», — говорит физик из Института теоретической физики имени Кавли Чиаки Хикаге.
Хикаге и его коллеги проанализировали снимки 10 миллионов галактик, сделанные при помощи 870-мегапиксельного телескопа Subaru на Гавайях.
Свет от некоторых галактик шел до Земли миллиарды лет. Учитывая этот факт, исследователи составили карту темной материи начиная со времен ранней Вселенной. Для этого ученым нужно было изучить, как сила гравитации изгибает свет.
То, что они обнаружили, их удивило. Разработанная карта предполагает, что гигантская структура темной материи во Вселенной формировалась медленнее, чем считалось раньше. Похоже, эти результаты бросают серьезный вызов современному пониманию фундаментальных физических законов.
Тем не менее, как отмечает Хикаге, новую карту необходимо сначала подтвердить, прежде чем делать далеко идущие выводы.
«Приложив еще немного усилий, если нам удастся добиться более высокой точности, мы вполне можем найти что-то конкретное, — заявляет Хикаге. — Для меня это серьезный мотивирующий фактор».
naked-science.ru, 14 февраля 2019
https://naked-science.ru/article/astronomy/razrabotana-novaya-karta-temnoy
Препринт на arXiv.org
Чиаки Хикаге (Chiaki Hikage). Институт теоретической физики имени Кавли.
https://arxiv.org/abs/1809.09148
Глава 11-10-8
Обзор неба Dark Energy Survey дает новые сведения об эволюции Вселенной
Май 2021
В 29 новых научных работах астрономы проекта Dark Energy Survey (DES) изучили крупнейшие карты распределения галактик, охватывающие область Вселенной размером более 7 миллиардов световых лет. Этот невероятно точный анализ, который включает данные, полученные при помощи обзора неба DES на протяжении первых трех лет его проведения, является самой убедительной проверкой лучшей современной модели устройства Вселенной, называемой Стандартной космологической моделью.
Однако ряд фактов, обнаруженных в ранних данных, собранных при помощи эксперимента DES, а также в данных других экспериментов, показывает, что материя в современной Вселенной является на несколько процентов менее плотной, чем прогнозируется.
Новые результаты, полученные в рамках обзора неба DES, основаны на самом крупном в истории космических наблюдений наборе галактик, наблюдаемых на участке размером свыше одной восьмой части неба, что позволило провести самые точные на сегодняшний день измерения параметров структуры Вселенной и ее роста.
Обзор неба DES производит наблюдения ночного неба при помощи 570-мегапиксельной камеры Dark Energy Camera, установленной на 4-метровом телескопе им. Виктора Бланко, расположенном в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Чили.