Gravitační čočkování odhaluje jemnou strukturu temné hmoty

Tým výzkumníků využil gravitační čočku systému MG J0414+0534, pozorovanou pomocí soustavy radioteleskopů ALMA, k mapování distribuce temné hmoty v bezprecedentních podrobnostech, čímž potvrdil teorie studené temné hmoty a připravil půdu pro další objevy o dominantní, ale nepolapitelné složce vesmíru. Nový výzkum odhalil rozložení temné hmoty v dosud neviděných detailech až do měřítka 30 000 světelných let. Pozorované fluktuace poskytují lepší vymezení povahy temné hmoty. Na úvodním obrázku je vypočtené rozložení temné hmoty znázorněno oranžově; světlejší oblasti indikují vyšší koncentrace temné hmoty. Modrobílou barvou jsou vyznačeny obrazy vzdáleného kvasaru vytvořené gravitační čočkou.

Záhadná temná hmota tvoří většinu hmoty ve vesmíru. Temná hmota (též skrytá hmota) je neviditelná a dává o sobě vědět pouze prostřednictvím svých gravitačních účinků. Temná hmota nebyla nikdy izolována v laboratoři, takže výzkumníci se při jejím studiu musí spoléhat pouze na „přírodní experimenty“.

Gravitační čočka jako přirozený experiment
Jedním z typů přírodních experimentů je gravitační čočka. Někdy zcela náhodou budou dva objekty v různých vzdálenostech ve vesmíru ležet ve stejné linii viditelnosti při pohledu ze Země. Když k tomu dojde, prostorové zakřivení způsobené hmotou kolem objektu v popředí působí jako čočka, ohýbá dráhu světla z objektu v pozadí a vytváří čočkový obraz. Je však obtížné dosáhnout vysokého rozlišení pro detekci shluků temné hmoty, které jsou méně hmotné než galaxie v přirozených experimentech, takže přesná povaha temné hmoty byla obtížně vymezena.

Na publikovaném obrázku je koncepční schéma systému gravitační čočky MG J0414+0534. Temná hmota v mezigalaktickém prostoru je zobrazena oranžově. Plné čáry ukazují skutečné dráhy rádiových vln, které jsou ohýbány gravitací. Tečkované čáry znázorňují zdánlivé polohy obrazů kvasaru pozorované pomocí gravitační čočky.

Tým japonských vědců pod vedením profesora Kaiki Taro Inoue z Kindai University použil radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ke studiu systému gravitační čočky známé jako MG J0414+0534 ve směru souhvězdí Býka. V tomto systému vytvořil objekt v popředí ne jeden, ale čtyři obrazy objektu v pozadí díky gravitačnímu působení masivní galaxie působící na světlo. S pomocí ohybového efektu a jejich nové metody analýzy dat byl tým schopen detekovat fluktuace v distribuci temné hmoty podél linie viditelnosti ve vyšším rozlišení než kdykoli předtím, až do rozsahu 30 000 světelných let.

Nová omezení poskytovaná pozorovanou distribucí jsou v souladu s modely pro pomalu se pohybující nebo „studené“ částice temné hmoty. V budoucnu tým plánuje další pozorování.

Zdroj: https://scitechdaily.com/cosmic-clarity-gravitational-lensing-reveals-the-fine-fabric-of-dark-matter/ a https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/alma-uncovers-fine-scale-fluctuations-in-universes-dark-matter/

autor: František Martinek