Astronomové detekovali potenciálně nejmenší shluk temné hmoty pomocí anomálie gravitačního čočkování
Anomální pozorovaná data, projevující se jako zřetelný „zářez“ ve zdeformovaném oblouku gravitačně čočkovaného rádiového záření, odhalila nebeskou záhadu, která potenciálně představuje nejmenší pozorovatelný shluk čisté temné hmoty dosud. Toto zjištění, pokud bude potvrzeno, by významně podpořilo převládající teorii chladné temné hmoty a zpřesnilo naše chápání základních vlastností této nepolapitelné látky. Neustálé úsilí o rozluštění složení temné hmoty je ústřední výzvou moderní astrofyziky.
Objev nastal náhodou během podrobných pozorování Einsteinova prstence, pozoruhodného jevu, kdy obrovská gravitační síla masivní přední galaxie zkresluje časoprostor a ohýbá světlo vzdálenější, zarovnané galaxie do téměř dokonalého kruhového tvaru. Toto konkrétní pozorování využilo výkonný virtuální teleskopický pole o velikosti Země, kombinující data z radioteleskopů napříč kontinenty, včetně evropské sítě Very Long Baseline Interferometric Network, Green Bank Telescope a Very Long Baseline Array. Tato rozsáhlá základna umožnila bezprecedentní rozlišení pro pozorování jemných detailů.
Hlavním cílem výzkumného týmu, vedeného Johnem McKeanem a Devonem Powellem, bylo rozlišit čočkovaný obraz kompaktního symetrického objektu (CSO) – aktivní supermasivní černé díry vyzařující relativně malé laloky rádiových vln. Zatímco se tým úspěšně identifikoval CSO, sofistikovaná analýza výsledného „gravitačního obrazu“, který mapuje gravitační vliv, odhalila neočekávanou vlastnost: výrazné vtlačení v rádiovém záření. Tato anomálie naznačovala přítomnost hmoty mezi vzdálenou a přední galaxií, jejíž hmotnost se odhaduje na milioninásobek hmotnosti našeho Slunce.
Pro tento temný objekt se zvažují dvě hlavní interpretace. První předpokládá, že se jedná o neaktivní trpasličí galaxii. Absence jakéhokoli detekovatelného světelného záření však vede k zajímavější hypotéze: že jde o relativně malý, izolovaný shluk temné hmoty. Tento hypotetický shluk by byl výrazně menší než dříve pozorované izolované struktury temné hmoty, přibližně 100krát, a nachází se přibližně deset miliard světelných let od Země.
Toto pozorování je v souladu s předpověďmi odvozenými z teorie chladné temné hmoty, která předpokládá, že částice temné hmoty, charakterizované nízkou energií, se mohou pod vlivem gravitace shlukovat a tvořit struktury. Zjištění je považováno za konzistentní s teoretickým rámcem, který tvoří základ našich současných modelů formování galaxií. Budoucí výzkum se zaměří na identifikaci dalších takových objektů a ověření, zda jejich rozložení a charakteristiky přesně odpovídají teoretickým předpovědím.
Koncept chladné temné hmoty je v současnosti dominantním modelem vysvětlujícím povahu temné hmoty. Předpokládá, že temná hmota je složena z pomalu se pohybujících částic, které se shlukují prostřednictvím gravitační přitažlivosti. Naproti tomu „horká“ temná hmota, složená z vysokoenergetických částic pohybujících se rychlostí blízkou rychlosti světla, by nebyla schopna tvořit takové kompaktní struktury. Klíčovou nevyřešenou otázkou je minimální možná velikost těchto shluků chladné temné hmoty a zda mohou existovat nezávisle na světelné hmotě, jako jsou hvězdy. Určení nejmenších životaschopných shluků temné hmoty je proto zásadní pro omezení základních vlastností částic temné hmoty.