Yra keletas dalykų, kurie sužadina mus daugiau nei tamsios medžiagos paslaptys ir erdvės laiko kreivė, bet kai jūs suvyniokite į nuostabų Einšteino žiedo vaizdą, žinote, kad esate kažką ypatingo.
2014 m. Atakam Big milimetras / submillimetras „Array Grid“ (ALMA) Čilėje „Long Baseline“ kampanijoje stebėjo ryškią erdvę. Ji matė tolimąją galaktiką, iškreiptą nepripažįstama masyvios išankstinės galaktikos gravitaciniu lauku. Tai vadinamasis „Einšteino žiedas“, pavadintas Einšteino bendra reliatyvumo teorija, kuri prognozavo, kad erdvės laiką galima sulenkti galingo gravitacijos lauko buvimu.
Šiuo atveju pirmoje vietoje yra galaktika, esanti prieš tolimesnę galaktiką, kuri yra maždaug 12 mlrd. Šviesmečių nuo Žemės, todėl tolimos galaktikos šviesa lenkiasi aplink lenktą erdvės laiką. Rezultatas buvo beveik tobulas galaktikos šviesos ratas, kurį ALMA ėmėsi kaip vieną iš ryškiausių gravitacinio objektyvo pavyzdžių. Gravitacinė lęšiai yra dažni gilių erdvių stebėjimuose, kai masyvios galaktikos ir galaktikų grupės susilieja erdvės laiko kaip kaliojo lakšto formos, dažnai sukuriant „lenktą“ veidrodinį efektą, kuris iškraipo pastebėtas tolimųjų galaktikų formas, kurių šviesa įsišaknijusi kelio erdvėje. Tačiau kartais, kaip paaiškėjo šiame pavyzdyje, išlygiavimas gali būti toks tobulas, kad tolimos galaktikos šviesa gali būti deformuojama aplink simetrišką galaktikos aplinką, sukuriant žiedą, panašų į žvakės liepsną už didinamojo stiklo. Gravitaciniai lęšiai yra natūralūs visatos didinamieji lęšiai ir jie naudojami su Hablo kosminiu teleskopu, pavyzdžiui, siekiant padidinti jos stebėjimo galią pagal „Frontier Fields“ projektą.
Nors šis „SDP.81“ gravitacinio lęšio stebėjimas atrodo kaip puikus žiedas, tam tikras mažas žiedų iškraipymas ir astronomai naudojo šiuos iškraipymus, kad aptiktų nematomos nykštukinės galaktikos, esančios šalia masinio objektyvo galaktikos, buvimą. Ir ši maža žvaigždžių grupė yra pilna tamsios medžiagos.
„Šiuos nematomus objektus galime rasti tokiu pat būdu, kaip galite matyti lietaus lašus ant lango“, - sakė Kalifornijos Stanfordo universiteto Yashar Hezaveh. „Jūs žinote, kad jie yra, nes jie iškreipia foninių objektų vaizdą.“ Lietaus lašai smarkiai suskaido šviesą, iškraipydami pro langą tekančią šviesą; be to, nematomos nykštukinės galaktikos gravitacinis laukas sukuria nedidelius iškraipymus Einšteino žiede, atskleidžiantį jo buvimą mažoje erdvės laiko deformacijoje.
Šio iškraipymo ir supratimo, kad tai buvo dėl nematomos galaktikos buvimo, suradimas nebuvo lengva užduotis, todėl reikėjo didžiulių skaičiavimo sąnaudų, visų pirma reikalaujant laiko vienu iš galingiausių pasaulio super kompiuterių - Nacionalinio mokslo fondo Blue Waters. Dėl savo artumo prie didesnės galaktikos, jos apskaičiuotos masės ir optinių duomenų trūkumo, Hezaveh komanda mano, kad jie rado labai tamsą nykštukinę galaktiką, kurioje dominuoja tamsioji medžiaga.
Pagal prognozes didelės galaktikos turėtų turėti daugybę palydovinių nykštukinių galaktikų, tačiau astronomijos tyrimai gali aptikti tik keletą pavyzdžių. Mūsų žinoma, kad galaktika turi apie 40 tokių palydovų, tačiau modeliai prognozuoja, kad turėtų būti tūkstančiai panašių.
„Šis pastebėtų ir prognozuojamų duomenų apie palydovų skaičių skirtumas buvo pagrindinė kosmologijos problema beveik dvidešimt metų, kai kurie mokslininkai ją vadino„ krize “, - sakė Ilinojaus universiteto komandos narys Neal Dalal. „Jei šie nykštukiniai objektai yra pagaminti iš tamsios medžiagos, tai gali paaiškinti neatitikimą, o tai rodo naują supratimą apie tikrąją tamsiosios medžiagos prigimtį“.
Dabar tikimės, kad bus galima ištirti daug kitų gravitacinių lęšių, kad būtų galima ieškoti kitų nykštukų sukeltų iškraipymų, kuriuose vyrauja tamsioji medžiaga, ir tikimės paaiškinti, kur šis keistas stebėjimų skirtumas kilo palyginti su teorija. Jei galime tai padaryti, galbūt galime geriau išaiškinti tamsius materijos modelius ir eiti žingsniu arčiau, kad suprastume, kodėl tamsioji medžiaga sudaro 85 proc. Visos Visatos masės.
