Odkryto Najmniej Masywny Ciemny Obiekt w Odległym Wszechświecie
Astronomowie dokonali przełomowego odkrycia, identyfikując tajemniczy, ciemny obiekt znajdujący się w odległości około 10 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Obiekt ten, o masie miliona mas Słońca, jest najmniej masywnym spośród dotychczas wykrytych za pomocą techniki soczewkowania grawitacyjnego. Odkrycie to, bazujące na subtelnym zniekształceniu światła odległej galaktyki, dostarcza kluczowych dowodów na poparcie dominującej teorii zimnej ciemnej materii (CDM).
Jak „Widzieć” Niewidzialne? Kosmiczna Lupa w Służbie Astronomii
Ciemna materia, stanowiąca około 85% materii we Wszechświecie, jest niewidzialna – nie emituje, nie pochłania ani nie odbija światła. Jej istnienie można potwierdzić jedynie poprzez jej oddziaływanie grawitacyjne. Zespół naukowców, prowadzony przez Devona Powella z Instytutu Astrofizyki Maxa Plancka (MPA), wykorzystał zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, przewidziane przez Ogólną Teorię Względności Einsteina.
W tym przypadku, masa galaktyki pierwszego planu (system B1938+666) działa jak potężna soczewka, zakrzywiając światło z jeszcze bardziej odległej galaktyki. W rezultacie powstaje charakterystyczny pierścień Einsteina i jasne łuki grawitacyjne. Jednak naukowcy zaobserwowali w jednym z tych łuków nietypowe, wyraźne zwężenie (ang. pinch).
„Od razu zauważyliśmy zwężenie łuku grawitacyjnego, co było wyraźnym sygnałem, że na coś trafiliśmy. Tylko inna, mała grudka masy między nami a odległą radiogalaktyką mogła to spowodować” – wyjaśnił John McKean z Uniwersytetu w Groningen, współautor badania.
Tą „dodatkową grudką” okazał się poszukiwany ciemny obiekt.
Superteleskop Rozmiaru Ziemi i Algorytmy Superkomputerów
Aby osiągnąć czułość wymaganą do wykrycia tak małego sygnału grawitacyjnego (obiekt jest o około 100 razy mniej masywny niż poprzednie odkrycia tego typu), astronomowie zastosowali metodę Interferometrii Wielkobazowej (VLBI).
Połączyli sieć radioteleskopów z całego świata, w tym Green Bank Telescope (GBT), Very Long Baseline Array (VLBA) oraz teleskopy European Very Long Baseline Interferometric Network (EVN). Dane z tej globalnej sieci, skorelowane w Joint Institute for VLBI ERIC, utworzyły wirtualny superteleskop rozmiaru Ziemi, oferujący bezprecedensową rozdzielczość kątową.
Następnie, aby przeanalizować skomplikowane i obszerne dane, zespół pod kierownictwem Simony Vegetti z MPA musiał opracować nowe algorytmy modelowania, działające na superkomputerach. Umożliwiło to zastosowanie techniki obrazowania grawitacyjnego, która pozwoliła na mapowanie grawitacyjnego „odcisku palca” niewidzialnej grudki ciemnej materii.
Odkrycie to jest kluczowe, ponieważ jest zgodne z przewidywaniami teorii zimnej ciemnej materii, która zakłada, że galaktyki są wypełnione takimi „grudkami”. Kolejnym krokiem będzie poszukiwanie następnych przykładów, aby potwierdzić zgodność modeli z rzeczywistością.
Na ilustracji: Nałożenie emisji w podczerwieni (czarno-białe, z widocznym pierścieniem Einsteina) oraz emisji radiowej (kolorowe, z widocznymi łukami grawitacyjnymi). Ciemny, mało masywny obiekt jest zlokalizowany w miejscu zwężenia jasnej części łuku po prawej stronie. Źródło: Keck/EVN/GBT/VLBA
Źródła Informacji
- Max Planck Society (MPG) – Komunikat prasowy: Astronomers 'image’ a mysterious dark object in the distant Universe
- D. M. Powell, J. P. McKean, S. Vegetti, i in.: A million-solar-mass object detected at a cosmological distance via its gravitational perturbation to a strong lens system, Nature Astronomy, 9 października 2025 (DOI: 10.1038/s41550-025-01777-7).
Opracowanie: Agnieszka Nowak
