Неизвестен тъмен компактен обект е открит в космоса с виртуален телескоп, колкото Земята

Международен екип е открил тъмен обект в далечната вселена, когато е бил само на 6,5 милиарда години и е с милион пъти по-голяма маса от Слънцето. Откритието се основава на анализ на гравитационните ефекти върху светлината от друга галактика. Тъмният обект може да е ореол от звезди, обграждащи ултракомпактна галактика джудже.

Тъй като обаче от обекта не се излъчва звездна светлина и вътрешността му изглежда изключително компактна, е възможен екзотичен вариант: ореол от тъмна материя, чийто център е колабирал и в който се е образувала черна дупка.

Откритието е осъществено с помощта на мрежа от радиотелескопи по целия свят, метод, създаващ виртуален супертелескоп. Той позволява подобрено качество на изображението, което дава възможност откриването дори на малки гравитационни сигнали.

Тъмната материя е загадъчна форма на материя, която не излъчва светлина, но е от съществено значение да разберем как е еволюирали звездите и галактиките, които виждаме в нощното небе. Като основен градивен елемент на Вселената, ключов въпрос за астрономите е дали тъмната материя е гладка или на бучки, тъй като това би могло да разкрие от какво е съставена. Тъй като тъмната материя не може да се наблюдава директно, нейните свойства могат да бъдат определени само чрез наблюдение на ефекта на гравитационна леща, при който светлината от по-далечен обект се изкривява и отклонява от гравитацията на тъмния обект.

"Търсенето на тъмни обекти, които сякаш не излъчват светлина, очевидно е много трудно", заявява Девън Пауъл (Devon Powell) от Института по астрофизика "Макс Планк" и водещ автор на изследването. "Тъй като не можем да ги видим директно, вместо това използваме много далечни галактики като фоново осветление, за да търсим техните гравитационни отпечатъци."

Екипът използва мрежа от телескопи от цял ​​свят, включително телескопа Green Bank, Very Long Baseline Array и Европейската интерферометрична мрежа Very Long Baseline. Данните от тази международна мрежа са корелирани в Съвместния институт за VLBI ERIC в Нидерландия, образувайки супертелескоп с размерите на Земята, който може да улови фините сигнали от гравитационната леща от тъмния обект.

"От първото изображение с висока резолюция веднага забелязахме стесняване на гравитационната дъга, което е индикаторният знак, че сме попаднали на нещо. Само още едно малко струпване на маса между нас и далечната радиогалактика би могло да причини това", обяснява Джон Маккийн (John McKean) от Университета в Грьонинген, Университета в Претория и Южноафриканската радиоастрономическа обсерватория, който ръководи събирането на данни и е водещ автор на съпътстваща статия.

Неизвестен тъмен и компактен обект

Те откриват, че обектът има маса, която е милион пъти по-голяма от тази на нашето Слънце, и се намира в отдалечен регион на космоса, приблизително на 10 милиарда светлинни години от Земята, когато Вселената е била само на 6,5 милиарда години. Тъй като светлината се разпространява с крайна скорост, всеки поглед в дълбините на космоса е и поглед към миналото.

Това е обектът с най-ниска маса, открит с помощта на тази техника, с коефициент от около 100. За да се постигне това ниво на чувствителност, екипът е трябвало да създаде висококачествено изображение на небето, използвайки радиотелескопи, разположени по целия свят.

По отношение на общия си размер, структура и маса, обектът може да попадне в семейството на ултракомпактните галактики джуджета с известен разширен звезден ореол от звезди. Това са редки системи, които преодоляват пропастта между масивните звездни купове и малките галактики. Измерената вътрешна структура на обекта обаче е изключително необичайна, той не излъчва никаква светлина и предполага алтернативно обяснение, като например силно компресиран ореол от тъмна материя вътре.

Анализ с помощта на суперкомпютър

Наслагване на инфрачервеното излъчване (черно-бяло) с радиоизлъчването (цветно). Тъмният обект с ниска маса се намира в пролуката в светлата част на дъгата от дясната страна. Кредит: Кек/EVN/GBT/VLBA

За да анализира огромния набор от данни, екипът е трябвало да разработи нови алгоритми за моделиране, които могат да се изпълняват само на суперкомпютри.

Екипът прилага специална техника, наречена гравитационно изобразяване, която им позволява да "видят" невидимото струпване на тъмна материя, като картографират ефекта му на гравитационна леща спрямо радиолуминозната дъга.

"Като се има предвид чувствителността на нашите данни, очаквахме да открием поне един тъмен обект, така че нашето откритие е в съответствие с така наречената "теория за студената тъмна материя", на която се основава голяма част от разбирането ни за това как се формират галактиките", обяснява Пауъл. "След като открихме една, въпросът сега е дали можем да открием още и дали броят им ще съвпада с моделите."

Първоначалните опити за обяснение на данните насочват, че това вероятно е ореол от тъмна материя, обграждащ млада галактика, и изключват възможността това да е черна дупка с тегло от милиони слънчеви маси или голям кълбовиден куп като причина.

Ореол от колапсирала тъмна материя?

След като екипът щателно анализира точните данни от гравитационната леща, те успяват да ограничат произхода на сигнала още по-добре и да характеризират структурата на обекта с безпрецедентни детайли.

"Централната вътрешна част е поразително компактна, съответстваща или на черна дупка, или на плътно звездно ядро, което изненадващо съставлява около една четвърт от общата маса на обекта. С отдалечаването от центъра обаче плътността на обекта се разлива в широк, дискообразен компонент. Това е структура, която наистина не сме виждали преди и затова може да е нов клас тъмни обекти", отбелязва Симона Вегети (Simona Vegetti) от Института по астрофизика "Макс Планк".

Структурата напомня на ултракомпактна галактика джудже с разширен звезден ореол. Екипът обаче все още не е засекал светлина от звезди, вградени в обекта.

"Нашият стандартен поглед върху това как се формира космическата структура предсказва, че трябва да има много беззвездни бучки тъмна материя с маса милион пъти по-голяма от тази на Слънцето. Но той предсказва структура за тях, която е много различна, по-специално много по-малко централно концентрирана, от това, което открихме тук", посочва съавторът Саймън Уайт (Simon White).

Въпреки че наблюдаваните свойства на обекта се отклоняват драстично от предсказанията на стандартния модел на студена тъмна материя, който е в основата на голяма част от нашето разбиране за Вселената, има спекулативна алтернатива: взаимодействието на тъмната материя със самата себе си. В такъв сценарий обектът може да бъде ореол от тъмна материя, чийто център се е сринал и е образувал черна дупка. Необходими са обаче допълнителни числени симулации, за да се провери дали подобна теория може да възпроизведе наблюдавания профил на плътността на обекта.

Това е третият обект от този тип, идентифициран с помощта на така наречения метод на гравитационно изобразяване. Той обаче е най-малкият по маса и първият, характеризиран толкова прецизно. И трите открития имат свойства, които трудно се вписват в стандартния модел на тъмната материя. Екипът изследва и други части на небето, за да търси още тъмни обекти с ниска маса, използвайки същата техника. Ако още от тези мистериозни обекти бъдат открити в други части на Вселената и те се окажат напълно лишени от звезди, някои теории за тъмната материя биха могли да бъдат изключени.

Справка:

1. Vegetti et al.; A possible challenge for cold and warm dark matter; Nature Astronomy, 5 Jan 2026 https://www.nature.com/articles/s41550-025-02746-w DOI:https://dx.doi.org/10.1038/s41550-025-02746-w
2. D. M. Powell, J. P. McKean, S. Vegetti, C. Spingola, S. D. M. White, C. D. Fassnacht; A million-solar-mass object detected at a cosmological distance via its gravitational perturbation to a strong lens system; Nature Astronomy, 9 October 2025; ; DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41550-025-02651-2;
3. J. P. McKean, C. Spingola, D. M. Powell and S. Vegetti; An extended and extremely thin gravitational arc from a lensed compact symmetric object at redshift 2.059; MNRAS; DOI: https://dx.doi.org/10.1093/mnrasl/slaf039; 

Източник: Mysterious dark object in space, Max Planck Institute for Astrophysics

Още по темата

09/01/2026

Космос

Астрономи забелязват облак от газ и тъмна материя, който не съдържа звезди

26/11/2025

Космос

След близо 100 години учени може би са открили тъмна материя

19/01/2024

Космос

Свръхмасивната черна дупка M87* година по-късно: Сянката се мести, бездната се храни

03/02/2020

Физика

Астрономи видяха как се усуква пространство-времето от танца на две звезди (видео)