Астрономи порівняли, як моделі темної матерії на основі важких і легких частинок — вімпів та аксіонів — справляються з відтворенням особливостей, що виникають під час гравітаційного лінзування. Для цього вони звернулися до зображення системи HS 0810+2554, яка є еліптичною галактикою, що лінзує квазар позаду неї. Дослідження показало, що хвильова природа аксіонів, що проявляється для часток надмалої маси, могла б пояснити різні флуктуації та аномалії на зображеннях. Стаття опублікована в Nature Astronomy.
Темна матерія виникла в астрофізиці у відповідь на спробу пояснити різні аномалії, що спостерігаються в реліктовому випромінюванні, обертанні галактик, гравітаційному лінзуванні тощо. На сьогодні зроблено багато спроб пояснення властивостей темної матерії. До найперспективніших гіпотез можна віднести її уявлення через вімпи й аксіони. Вони поки що не виявлені безпосередньо в лабораторіях, тому є лише гіпотетичними частинками. Але їх можна спробувати виявити завдяки астрономічним спостереженням через їхню теоретичну хвильову природу.
Альфред Армут із Гонконзького університету разом із колегами з шести країн досліджував те, як різниця між хвильовою та корпускулярною темною матерією позначається на ефектах гравітаційного лінзування галактиками. Ці дослідження показали, що аксіонна модель краще відтворює аномалії яскравості та положення, ніж модель із вімпами, яка зазвичай потребує додавання субгало. Астрономи перевірили свої розрахунки з прикладу реальних спостережень.
Вони застосували свої моделі до системи HS 0810+2554, що містить масивну еліптичну галактику на передньому плані, яка чотириразово лінзує фонову галактику-квазар. Її зображення у видимому діапазоні отримав телескоп Hubble, а в радіодіапазоні — мережа інтерферометрів EVN.
Завданням моделювання було якнайкраще передбачити положення на зображенні двох джетів у радіодіапазоні та видимій частині квазара при чотириразовому лінзуванні. Це наклало обмеження на розподіл радіальної густини темної матерії. Для моделі на основі вімпів автори зупинили свій вибір на еліптичному статечному профілі без зовнішнього зсуву. При виборі розподілу аксіонної щільності астрономи відштовхувалися від цього результату, але враховували випадково згенеровані інтерференційні флуктуації, погашені на 50% баріонним фактором.
У результаті з’ясувалося, що підхід на основі важких частинок все ще нездатний врахувати аномалії яскравості та положення для HS 0810+2554. Аксіонна модель також не змогла дати повного пояснення, проте автори показали, що в цьому випадку можна відтворити розподіл кутового поділу між різними елементами різних сегментів зображення. Крім того, модель на основі легких частинок здатна відтворити відношення інтенсивностей джетів, а також аномалію яскравості. Астрономи впевнені, що результат їхнього аналізу стане додатковим аргументом на користь аксіонного підходу до темної матерії.
Раніше ми повідомляли про те, як нова карта темної матерії підтверджує правоту Ейнштейна.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
