Высокая плотность темной материи увеличивает массу линзы внутри кольца Эйнштейна

В прошлом году телескоп James Webb обнаружил древнюю галактику JWST-ER1g. Она преломляет свет в виде кольца Эйнштейна. Ее масса превышает ожидаемую в 5,9 раза. Теперь ученые предположили, что большую массу можно объяснить высокой плотностью темной материи, которая образуется из-за сжатия гало материи. В будущем JWST-ER1g позволит проверить другие свойства темной материи. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

В сентябре 2023 года космический телескоп James Webb обнаружил JWST-ER1g — массивную древнюю галактику. Она образовалась спустя 3,4 миллиарда лет после Большого взрыва. JWST-ER1g действует как линза и преломляет свет от удаленного источника. Позже этот свет проявляется в виде кольца Эйнштейна — искаженного до кольцеобразной формы изображения далекого объекта. Ученые уже вычислили массу линзы внутри кольца, то есть галактики JWST-ER1g. Однако она в 5,9 раза превышает ожидаемую.

«Если мы вычтем звездную массу из общей, мы получим массу темной материи внутри кольца. Но значение массы темной материи кажется выше, чем ожидалось. Это вызывает недоумение», — рассказал Хай Бо Юй, соавтор исследования из Калифорнийского университета (США).

Американские ученые решили выяснить, почему масса темной материи настолько велика. Гало темной материи — это гипотетическое гало невидимой материи, которая пронизывает и окружает галактики, подобные JWST-ER1g. Исследователи никогда не наблюдали темную материю в лабораториях, однако уверены, что она существует и составляет 85% всего вещества Вселенной.

Исследователи пришли к выводу, что темная материя связана с обычной — чистым газом и звездами. Когда они разрушаются и конденсируются в гало темной материи JWST-ER1g, то оно сжимается. В результате повышается плотность гало. Этот механизм объясняет высокую плотность темной материи при том же объеме, что и у звездной.

«Этот объект с сильным линзированием уникален тем, что он формирует идеальное кольцо Эйнштейна. Из него мы можем получить ценную информацию об общей массе внутри кольца, что является важным шагом для проверки свойств темной материи», — подытожил Даненг Янг, соавтор исследования из Калифорнийского университета.