Самая подробная карта темной материи раскрыла невидимый скелет Вселенной, на котором построены галактики, звезды и сама жизнь

Новое исследование проливает новый свет на то, как темная материя способствовала сбору обычной материи в массивные структуры, такие как Млечный Путь, и даже заложила основу для существования планет, подобных Земле. Результаты основаны на новых наблюдениях, полученных с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, и опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Новая карта подтверждает ранее полученные результаты, одновременно предоставляя гораздо более подробную информацию о том, как темная материя взаимодействует с обычной материей, из которой состоит все, что мы можем видеть и трогать.

В ранней Вселенной как темная, так и обычная материя, вероятно, были разреженно распределены по пространству. Ученые считают, что темная материя начала сначала сгущаться, образуя гравитационные ямы, которые притягивали обычную материю. Эти плотные области в конечном итоге стали местами рождения звёзд и галактик.

Этот процесс помог определить крупномасштабное расположение галактик, наблюдаемое сегодня во Вселенной. Запустив процесс формирования звезд и галактик раньше, чем это было бы возможно в противном случае, тёмная материя также способствовала созданию условий, необходимых для образования планет. Без этого раннего влияния элементы, необходимые для жизни, возможно, никогда бы не появились в нашей галактике.

Благодаря беспрецедентной точности в обнаружении темной материи, новая карта показывает, как невидимый компонент Вселенной структурировал видимую материю до такой степени, что это позволило возникнуть галактикам, звездам и, в конечном итоге, самой жизни. 

Для уточнения расстояний до многих галактик на карте исследователи использовали среднеинфракрасный прибор Вебба (MIRI). Этот прибор особенно эффективен для обнаружения галактик, скрытых за плотными облаками космической пыли.

Тёмную материю нельзя увидеть напрямую, потому что она не излучает, не отражает, не поглощает и не блокирует свет. Кроме того, она проходит сквозь обычную материю без взаимодействия, подобно призраку.

Ее присутствие выявляется посредством гравитации. Новая карта отображает этот эффект с гораздо большей четкостью, чем раньше. Ученые обнаружили, что области, богатые темной материей, точно совпадают с местоположением обычной материи, и эта закономерность не может быть объяснена случайностью.

По данным исследовательской группы, наблюдения с JWST подтверждают, что гравитация темной материи неуклонно притягивала к себе обычную материю на протяжении всей космической истории.

Везде, где сегодня во Вселенной находится обычная материя, там же находится и темная материя. Каждую секунду через наше тело проходят миллиарды частиц темной материи. А вихревое облако тёмной материи вокруг Млечного Пути обладает достаточной гравитацией, чтобы удерживать всю нашу галактику вместе. Без тёмной материи Млечный Путь распался бы сам на части.

Новая карта охватывает участок неба, примерно в 2,5 раза превышающий размер полной Луны, расположенный в созвездии Секстанта. Телескоп Уэбба наблюдал за этим регионом примерно 255 часов, идентифицировав около 800 000 галактик, многие из которых никогда ранее не наблюдались. Чтобы обнаружить темную материю, команда астрономов измерила, как ее масса искривляет пространство, заставляя свет от далеких галактик преломляться по мере его движения к Земле, подобно тому, как если бы мы смотрели сквозь искаженное стекло.

Эта карта включает примерно в десять раз больше галактик, чем предыдущие наземные исследования той же области, и в два раза больше, чем те, которые наблюдались с помощью космического телескопа Хаббл. Она выявляет ранее неизвестные скопления темной материи и показывает известные регионы с гораздо большей детализацией.