Новый метод позволит взвесить галактики до края Вселенной

Астрофизики предложили новый способ определения массы крупных объектов во Вселенной, основанный на отклонении света реликтового излучения. Потенциально таким методом можно измерить количество вещества в галактиках и их скоплениях на любом расстоянии и в любом направлении от Земли. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Согласно современным представлениям, обычное вещество, из которого состоят газ, звезды, планеты, межзвездная пыль и так далее, лишь малая часть общего количества. Динамические свойства галактических систем указывают на то, что в них заключено намного больше массы, чем можно предположить на основе видимого вещества. Этот феномен получил название «темной материи». Наблюдения показывают, что вокруг каждой галактики есть протяженное гало из темной материи.

Чтобы определить полную массу тела, астрономы наблюдают эффект гравитационного линзирования. При этом процессе траектория света, находящегося на фоне объекта, искривляется гравитацией изучаемого, что приводит к появлению искаженных изображений фонового источника. Их анализ позволяет восстановить не только суммарную массу, но и ее пространственное распределение в картинной плоскости.

В первые моменты жизни Вселенная была очень горяча и непрозрачна для излучения. Лишь спустя примерно 380 000 лет после Большого взрыва температура упала насколько, что плазма смогла рекомбинировать с образованием атомов, а свет начал свободно распространяться. Испущенное в этот момент излучение, называемое сегодня реликтовым, сдвинулось в связи с красным смещением в радиодиапазон и приходит со всех направлений.

В новой работе предлагается заменить фоновые галактики на само реликтовое излучение. К преимуществам данного метода относятся покрытие всего неба, а не только отдельных объектов, удачно расположенных почти на одной оси с Землей, к тому же становится возможно систематически определять эволюцию соотношения масс между обычным веществом и темным, причем до самых ранних этапов развития Вселенной. У метода есть и недостаток: малая интенсивность реликтового излучения, поэтому для того, чтобы точно определить массы таким образом, понадобятся более точные карты.