Tamsioji materija, jei ji egzistuoja, yra dominuojanti Visatoje materijos forma. Taigi ir gravitacinis laukas, bent jau didžiausiais masteliais, nulemtas daugiausiai tamsiosios materijos pasiskirstymo. Nors tamsiosios materijos negalime matyti tiesiogiai, jos poveikis pasireiškia kaip gravitacinis lęšiavimas – šviesos spindulių trajektorijos iškreipimas.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Matuodami lęšiavimo savybes, galime apskaičiuoti ir lęšiuojančio objekto – ar tai būtų žvaigždė, ar galaktikų spiečius – masę. Galaktikų spiečių masė taip paprastai matuojama ieškant daug tolimesnių labai ryškių galaktikų. Iškreiptas ar susidvejinęs tolimosios galaktikos atvaizdas rodo lęšiavimą, o iškreipimo dydis ar atstumas tarp skirtingų atvaizdų leidžia suprasti ir lęšio masę bei, kartais, formą.
Tačiau kuo toliau yra masyvusis spiečius, tuo sunkiau aptikti pakankamai ryškią galaktiką už jo, taigi iki šiol lęšiavimo tyrimai apsiribojo spiečiais, kurių šviesa iki mūsų keliavo 11 milijardų metų ar mažiau. 11 milijardų metų yra reikšminga Visatos amžiaus dalis, tačiau įdomiausi pokyčiai Visatos struktūroje vyko jos jaunystėje, taigi norėtųsi pasiekti ir tolimesnius spiečius.
Dabar tas padaryta – pirmą kartą išmatuotas gravitacinio lęšiavimo signalas šaltiniams, kurių šviesa mus pasiekė po daugiau nei 12 milijardų metų kelionės. Šie šaltiniai – masyvios galaktikos, o ne spiečiai, tačiau ir šie duomenys ne mažiau įdomūs.
Tyrimo autoriai pasinaudojo didžiuliu tolimų galaktikų katalogu, kuriame buvo daugiau nei pusantro milijono objektų, ir kosminės foninės spinduliuotės žemėlapiu, sudarytu iš Planko kosminio teleskopo duomenų. Kosminė foninė spinduliuotė yra mikrobangų fotonų laukas, persmelkiantis visą Visatą; jis susiformavo praėjus vos 380 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, kai Visata tapo permatoma spinduliuotei.
Foninės spinduliuotės netolygumai nurodo pirmuosius medžiagos sutankėjimus ir praretėjimus, iš kurių formavosi Visatos struktūros, tačiau netolygumai, dangaus skliaute matomi labai arti masyvių galaktikų, gali kilti ir dėl gravitacinio lęšiavimo. Išmatavę būtent tokius netolygumus, mokslininkai nustatė visų galaktikų tikėtiniausias tamsiosios materijos halo mases.
Tipinė halo masė pasirodė esanti apie 300 milijardų Saulės masių – maždaug penktadalis Paukščių Tako halo masės. Šie duomenys taip pat leido įvertinti, kaip sparčiai formavosi didžiausios struktūros Visatos jaunystėje. Gautas įvertis yra šiek tiek mažesnis, nei prognozuoja standartinis kosmologinis modelis.
Viena vertus, taip galėjo nutikti dėl nepilno galaktikų katalogo – jaunoje Visatoje buvo ir blausesnių galaktikų, kurių dabar nematome. Kita vertus, šis rezultatas gali būti ir tikras, ir rodyti kosmologinio modelio trūkumus. Pastaruoju atveju jis gali padėti patobulinti modelį ir galbūt paaiškinti ir kitus jo neatitikimus stebėjimams, pavyzdžiui, Visatos plėtimosi spartos matavimams.
Tyrimo rezultatai publikuojami „Physical Review Letters“.
