Вивчення темної матерії у всесвіті

Вивчення темної матерії у всесвіті

Темною матерією астрономи називають досі багато в чому гіпотетичну речовину в космічному просторі, яка проявляє себе виключно через гравітаційну взаємодію з галактиками і галактичними кластерами, вносячи спотворення в їх взаємне тяжіння і обертання. Частинки темної матерії, якщо вона дійсно існує, не взаємодіють з якимись видами електромагнітного випромінювання, а тому не можуть бути зафіксовані в ході безпосередніх спостережень. Існує кілька теорій, що описують властивості частинок темної матерії, однак для їх перевірки астрономам необхідно мати уявлення про тривимірну структуру Всесвіту, що простягається на мільярди світлових років від Землі. Сучасні оптичні телескопи, що вивчають будову всесвіту, розподіл в ньому галактик і їх скупчень, для побудови такої структури надзвичайно неефективні - космічні об'єкти, що знаходяться на відстані більше 5 мільярдів світлових років від Землі, занадто тьмяні для них.


Автори нової статті під керівництвом Цзю Чін Чана (Tzu-Ching Chang) з Китайської Академії в Тайпеї та Університету Торонто в Канаді вважають, що вивчення будови Всесвіту у великому масштабі можливе за допомогою радіохвиль. Їх методика передбачає вивчення радіохвиль, що випускаються атомами водню - найбільш поширеного елемента у Всесвіті. Він служить основною речовиною, що живить термоядерні реакції в надрах зірок, знаходиться у вільному вигляді у формі газових хмар всередині галактик, а також присутній у міжзоряному і міжгалактичному просторі.

Чим далі знаходиться те чи інше водневе скупчення від Землі, тим сильніше його радіовипромінювання, зване 21-сантиметровим, зміщено в бік більш довгих радіохвиль. При цьому інтенсивність такого випромінювання пропорційна кількості водню, а отже, за нею можна визначити, що саме знаходиться в даній ділянці всесвіту - велика або маленька галактика, або надзвичайно розріджена міжгалактична хмара водню.

В експериментальній роботі з переобладнаним телескопом Грін-Бенк в Західній Віргінії, США, вчені виявили, що, навіть не володіючи достатньою кутовою роздільною здатністю, необхідною для виявлення окремих галактик, цей телескоп зумів досить точно виявити структуру великих об'єктів, яка збіглася з тією, що вже була виявлена на цій ділянці космічного простору під час попередній

При цьому методика дозволяє враховувати і вичленувати з прийнятого радіосигналу перешкоди, створювані більш близькими до землі об'єктами, воднем у нашій власній Галактиці і штучними джерелами радіовипромінювання.

Вченим вдалося без особливих зусиль виявити структуру великих об'єктів Всесвіту, що знаходяться на невеликій ділянці зоряного неба на відстані від 6 мільярдів до 12 мільярдів світлових років від Землі, що зажадало б куди більших зусиль при роботі з оптичними інструментами. За допомогою телескопа, який спеціально спроектували для вивчення Всесвіту новим методом, вчені зможуть досить швидко отримати структуру до 50% всіх великих об'єктів Всесвіту, тоді як сьогодні у астрономів є тільки 0,1%.

«За допомогою наших спостережень ми виявили в десять разів більше водню в космосі, ніж за всю історію астрономічних спостережень, причому на відстанях, що в десять разів перевищують до цих пр вважалися граничними для радіотелескопів», - сказав Ю Лі Пень (Ue-Li Pen), співавтор публікації з Університету Торонто, слова якого наводить прес