Исследователи, возможно, разгадали загадку того, почему далёкая галактика, окружённая пугающе совершенным «кольцом Эйнштейна», плотнее, чем должна быть: огромная галактика, обнаруженная космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), сжимается массивным ореолом тёмной материи.
Кольца Эйнштейна, которые были впервые предсказаны теорией относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein), представляют собой светящиеся ореолы, создаваемые явлением, называемым гравитационным линзированием, которое возникает, когда свет от удалённого объекта искривляется вокруг «объекта переднего плана», расположенного непосредственно между удалённым объектом и наблюдателем. Свет выглядит так, как будто его сгибает сила тяжести. Но на самом деле свет движется по прямой через пространство-время, которое было искривлено огромной массой объекта на переднем плане.
В сентябре 2023 года астрономы выявили в данных, собранных JWST, кольцо Эйнштейна, названное JWST-ER1. Светящаяся структура состоит из двух частей: JWST-ER1r, которая представляет собой настоящее светящееся кольцо, состоящее из света далёкой галактики; и JWST-ER1g, который является объектом переднего плана, рассеивающим свет далёкой галактики.
JWST-ER1r находится на расстоянии около 21 миллиарда световых лет от Земли, что делает его самым далёким из когда-либо обнаруженных гравитационно-линзированных объектов; после поправки на скорость расширения Вселенной исследователи подсчитали, что галактика родилась около 10,3 миллиарда лет назад, или примерно через 3,4 миллиарда лет после Большого взрыва.
Во время этого открытия исследователи заметили, что линзирующий объект JWST-ER1g был необычайно плотным. Размер и форма кольца, окружающего эту галактику, позволяют предположить, что её масса составляла около 650 миллиардов солнц, что очень много для галактики такого размера. Большая часть этой массы, вероятно, представляет собой тёмную материю — загадочную форму материи, которая не взаимодействует со светом, но составляет около 85% всей материи во Вселенной. Но даже если учесть эту загадочную субстанцию, галактика всё равно кажется слишком массивной для своего размера.
«Для объяснения результатов линзирования необходима дополнительная масса», — написали исследователи в тогдашней статье. Однако они не предоставили никаких объяснений, чем может быть эта «дополнительная масса».
Но в новом исследовании, опубликованном 11 апреля в The Astrophysical Journal Letters, новая группа исследователей предложила объяснение необычной плотности JWST-ER1g: ореол (гало) тёмной материи, окружающий галактику, сжимается во все более плотное пространство по мере того, как обычная материя сжимается в нём, что приводит к более высокой плотности таинственной субстанции.
«Наши численные исследования показывают, что этот механизм может объяснить высокую плотность тёмной материи JWST-ER1g», — сказал в своём заявлении ведущий автор исследования Демао Конг (Demao Kong), научный сотрудник факультета физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR).
Исследователи надеются, что телескоп поможет выявить больше колец Эйнштейна, чтобы продолжить проверку их теории.
«JWST предоставляет нам беспрецедентную возможность наблюдать древние галактики, сформировавшиеся, когда Вселенная ещё была молодой, — говорится в заявлении соавтора исследования Хай-Бо Ю (Hai-Bo Yu), профессора кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета. — Вскоре мы ожидаем увидеть больше сюрпризов от JWST и узнать больше о темной материи.»
