«Джеймс Уэбб» и «Чандра» нарисовали карту темной материи в скоплении Пуля

Объединенный снимок телескопов «Джеймс Уэбб» и «Чандра» показал динамику распределения барионной и темной материи в скоплении галактик Пуля, живущем в условиях непреходящего грандиозного хаоса последние 150 миллионов лет.

Впечатляющее фото скопления галактик Пуля (Bullet Galaxy Cluster) стало результатом объединения снимков телескопа «Джеймс Уэбб», рентгеновской обсерватории «Чандра» и цветной компьютерной обработки составного изображения. Изображение наглядно показывает, как в зоне высокотемпературной гидродинамической активности распределяются галактики, горячий межгалактический газ и невидимая темная материя.

Скопление Пуля, которое располагается в 3,7 миллиарда световых лет от Земли в южном созвездии Киля (Carina), является уникальным примером длящегося столкновения двух гигантских галактических субскоплений. Его активная фаза длится уже как минимум 150 миллионов лет. В результате коллизии в массах водорода и небольшого количества гелия, разогретых до 70-100 миллионов кельвинов, со скоростью 10 миллионов километров в час (4500 км/с) распространяется дугообразная ударная волна. Она увлекает за собой массу газа в сторону центра скопления. Газ, видимый только в рентгеновской части спектра (10-3 — 100 нм) телескопу «Чандра», искусственно подсвечен на снимке ярко-розовым цветом.

Рентгеновское изображение (розовый цвет) совместно с изображением в видимом свете (галактики), распределение массы вычислено из данных о гравитационном линзировании (синий цвет).

В то же время наблюдаемые телескопом «Джеймс Уэбб» в ближнем инфракрасном свете (780 — 2500 нм) галактики (светящиеся точки на снимке) перемещаются значительно медленнее газа. Предполагается, что фактором их «неторопливости» является темная материя. К высокотемпературным «развлечениям» барионного вещества темная материя, похоже, совершенно равнодушна, но вот в гравитационные отношения она с обычным веществом вступает и удерживает галактики на своеобразном поводке. Гораздо более легкий и динамичный горячий газ из тисков темной материи вырывается.

Дополнительным моментом, определяющим уникальность скопление Пуля, является то, что раздельное наблюдение трех его компонентов (разреженного газа, плотных галактических масс и невидимой темной материи) ввиду огромного расстояния стало возможным лишь благодаря эффекту гравитационного линзирования. Без него даже удивительная чувствительность телескопа «Джеймс Уэбб» не позволила бы разглядеть и проанализировать поведение галактик и даже отдельных звезд, которое и указывает на наличие невидимой, но непреодолимой тормозящей силы. Гипотетические массы темной материи на снимке выделены синим цветом.

Рентгеновское изображение, полученное телескопом «Чандра». Время экспозиции 140 часов. Красное смещение (z) = 0,3.