Астрономи зафіксували найдетальніше зображення гравітаційно лінзованої радіодуги в історії — і водночас виявили найменший за масою темний об’єкт, коли-небудь спостережений на космічних відстанях. Це стало можливим завдяки унікальному поєднанню 22 радіотелескопів по всьому світу, об’єднаних у систему Very Long Baseline Interferometry (VLBI), що створює ефективну антену розміром із континент.
Дослідження було проведено на прикладі системи JVAS B1938+666 — еліптичної галактики, розташованої на відстані 6,5 мільярда світлових років, яка діє як гравітаційна лінза, збільшуючи світло більш далекої радіогалактики, що знаходиться за нею. В інфрачервоному діапазоні ця конфігурація утворює майже ідеальне кільце Ейнштейна, а в радіохвилях — тонку дугу, що походить від молодої надмасивної чорної діри, яка активно зростає.
У надвисокій роздільній здатності дослідники помітили «звуження» дуги — слабке відхилення, яке вказує на наявність ще одного масивного, але невидимого об’єкта між нами та далекою галактикою. Аналіз показав, що цей об’єкт має масу близько мільйона сонячних мас, але не випромінює жодного видимого чи інфрачервоного світла. Це дозволяє віднести його до кандидатів на «темні субгало» — щільні згустки темної матерії, передбачені моделлю холодної темної матерії (Cold Dark Matter, CDM).
«Ми відразу помітили це звуження в радіодузі — чітку ознаку того, що між нами та джерелом світла є ще один компактний об’єкт», — пояснив керівник дослідження Джон Маккін із Гронінгенського університету та Південноафриканської радіоастрономічної обсерваторії. За його словами, така знахідка є прямим підтвердженням того, що темна матерія не є гладкою, а може утворювати щільні локальні скупчення.
Команда під керівництвом Сімони Веджетті з Інституту астрофізики Макса Планка розробила нові обчислювальні моделі, щоб відтворити деформацію дуги й точно визначити параметри невидимого об’єкта. «Обсяги даних і складність аналізу були настільки великі, що нам довелося створити нові чисельні методи, яких раніше просто не існувало», — зазначила дослідниця.
Це відкриття підтверджує передбачення стандартної космологічної моделі CDM, згідно з якою галактики формуються у темних «гало», що складаються з дрібних згустків невидимої матерії. Наступним кроком, за словами авторів, стане пошук подібних темних об’єктів у інших гравітаційних лінзах, щоб перевірити, наскільки їхня кількість відповідає теоретичним моделям.
Результати опубліковано у двох наукових журналах — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society та Nature Astronomy.