Учени откриха тъмен обект с най-малката маса, измерена до момента

Ваня Милева Последна промяна на 10 октомври 2025 в 13:34 342 0

Размазано изображение показва концентрични кръгове с яркочервени дъги и петна, което предполага научно или астрономическо наблюдение.

Кредит Keck/EVN/GBT/VLBA
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.

Международен екип е открил тъмен обект в далечната вселена, който има един милион пъти масата на Слънцето. Откритието се основава на анализ на гравитационните ефекти върху светлината от друга галактика. Това е станало с помощта на мрежа от радиотелескопи по целия, образуващи виртуален супертелескоп, който позволява подобрено качество на изображението, позволявайки откриването дори на малки гравитационни сигнали.

Тъмната материя е загадъчна форма на материя, за която не се очаква да излъчва светлина, но е от съществено значение да разберем как е еволюирала картината от звезди и галактики, които виждаме в нощното небе. Като основен градивен елемент на Вселената, ключов въпрос за астрономите е дали тъмната материя е гладка или има струпвания, 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 гравитационните лещи, при който светлината от по-далечен обект се изкривява и отклонява от гравитацията на тъмния обект.

Гравитационно линзиране

Гравитационното линзиране (използването на гравитационни лещи) е астрофизичен инструмент, използван от астрономите за измерване на масите на структурите във Вселената. То е следствие от Общата теория на относителността на Айнщайн, според която масата във Вселената изкривява пространството. Ако масата на обекта на преден план, който е леща (обикновено галактика или клъстер от галактики), е достатъчно плътна, тогава светлината от далечни обекти се изкривява и дори се наблюдават няколко изображения. В случая на тази система, наречена B1938+666, галактиката на преден план, светеща в инфрачервения спектър (виждана в центъра на пръстена), води до красив пръстен на Айнщайн на далечната галактика. Далечната галактика обаче е ярка и на радиодължини, показвайки красиво множество изображения и гравитационни дъги (в червено).

Какво е гравитационна лещаКак работи гравитационната леща (1) Светлинните лъчи от ярък обект като галактика се разпространяват във всички посоки; (2) Тези лъчи се огъват от гравитацията на масивен обект като галактически клъстер; (3) Някои лъчи (оранжеви) пристигат на Земята по различно време или ъгъл, създавайки изкривени изображения. Подобен процес може да повлияе на гравитационните вълни. Кредит: NASA, ESA and L. Calçada.

"Търсенето на тъмни обекти, които сякаш не излъчват светлина, очевидно не е лесна задача", 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 с 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 гравитационните лещи от тъмния 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.

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

Нови алгоритми за моделиране

Диагонална червено-жълта ивица с малък бял обект на сив, пикселизиран фон.Увеличеното изображение показва прищипаното в светещата радио дъга, където допълнителната маса от тъмния обект се "изобразява" гравитационно с помощта на сложните алгоритми за моделиране на екипа. Тъмният обект е обозначен с бялото петно ​​в прищипаната точка на дъгата, но досега не е открита светлина от него на оптични, инфрачервени или радио дължини на вълните. Кредит: Keck/EVN/GBT/VLBA

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

"Данните са толкова големи и сложни, че трябваше да разработим нови числени подходи за моделирането им. Това не беше лесно, тъй като никога преди не беше правено", разказва Симона Ведети (Simona Vegetti) от Института за астрофизика "Макс Планк". "Очакваме всяка галактика, включително нашият Млечен път, да е изпълнена с струпвания на тъмна материя, но откриването им и убеждаването на общността, че съществуват, изисква много изчисления", продължава тя.

Екипът разкрива невидимото струпване на тъмна материя, картографирайки ефекта му на гравитационната леща спрямо излъчващата радиовълни дъга. Гравитационното изобразяване е новият метод, който астрономите са използвали, за да "видят" масата във Вселената, въпреки че тя не излъчва светлина. Този метод използва разширените гравитационни дъги, за да търси малки аберации, които могат да бъдат причинени само от допълнителен, невидим компонент на масата. Чрез комбиниране на този метод и изображения с висока ъглова резолюция от данните, екипът успява да открие наличието на най-нискомасления тъмен обект, измерван в момента.

"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", посочва Пауъл. "След като открихме един, въпросът сега е дали можем да открием още и дали броят им ще съвпада с моделите."

Екипът сега анализира данните допълнително, за да разбере по-добре какво може да представлява мистериозният тъмен обект, но също така изследва и други части на небето, за да види дали могат да намерят още примери за такива тъмни обекти с ниска маса, използвайки същата техника. Ако продължат да се откриват подобни загадъчни обекти в други части на Вселената и ако те наистина се окажат напълно лишени от звезди, тогава някои теории за тъмната материя може да бъдат изключени.

Интерферометрия с много дълга база

Радионаблюденията са направени с помощта на комбинация от радиотелескопи, които са комбинирани, за да образуват така наречения интерферометър с много дълга база. Този метод на наблюдение позволява на астрономите да подобрят остротата на изображението на данните и да разкрият много малки колебания в яркостта, които иначе не биха могли да се видят. Например разделителната способност на данните е 13 пъти по-добра от инфрачервеното изображение от адаптивната оптична система на телескопа WM Keck (показана също на фигурите в черно и бяло). Телескопите, използвани в наблюденията, са телескопът Green Bank и решетката с много дълга база на Националната радиоастрономическа обсерватория в Съединените щати, както и телескопите на Европейската интерферометрична мрежа с много дълга база.

Справка: Powell, D.M., McKean, J.P., Vegetti, S. et al. A million-solar-mass object detected at a cosmological distance using gravitational imaging. Nat Astron (2025). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02651-2

Източник: Mysterious dark object in spacе, Max-Planck-Gesellschaft

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !