Тёмная материя — это загадочная форма материи, которая, как ожидается, не излучает свет, но при этом имеет ключевое значение для понимания того, как сформировалось богатое разнообразие звёзд и галактик, которое мы видим на ночном небе. Для астрономов важно понять, является ли тёмная материя однородной или состоит из сгустков, поскольку это может раскрыть её природу. Поскольку наблюдать тёмную материю напрямую невозможно, её свойства определяются по эффекту гравитационного линзирования, при котором свет от более удалённого объекта искажается и отклоняется под действием гравитации тёмного объекта.
«Охота за тёмными объектами, которые, по-видимому, не излучают свет, явно является сложной задачей», — сказал Девон Пауэлл из Института астрофизики Общества Макса Планка и ведущий автор исследования. «Поскольку мы не можем наблюдать их напрямую, мы используем очень далёкие галактики в качестве фона для поиска их гравитационных отпечатков».
Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41550-025-02651-2) в журнале Nature Astronomy.
Команда использовала сеть телескопов со всего мира, включая телескоп в Грин-Бэнк, систему Very Long Baseline Array и Европейскую сеть радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами. Данные из этой международной сети были обработаны в Объединённом институте VLBI ERIC в Нидерландах, образуя супертелескоп размером с Землю, который мог улавливать слабые сигналы гравитационного линзирования тёмным объектом.
Они обнаружили, что объект имеет массу, в миллион раз превышающую массу нашего Солнца, и расположен в отдалённом регионе космоса, примерно в 10 миллиардах световых лет от Земли, когда Вселенной было всего 6,5 миллиарда лет.
Это самый маломассивный объект, обнаруженный с помощью этого метода, примерно в 100 раз меньше предыдущих находок. Чтобы достичь такого уровня чувствительности, команда должна была создать высокоточное изображение неба с помощью радиотелескопов, расположенных по всему миру.
Джон МакКин из Университета Гронингена, Университета Претории и Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, который руководил сбором данных и является ведущим автором сопутствующей статьи, заявил: «С первого изображения с высоким разрешением мы сразу заметили сужение гравитационной дуги, что является верным признаком того, что мы что-то обнаружили. Только другой небольшой сгусток массы между нами и далёкой радиогалактикой мог вызвать это».
Для анализа массивных наборов данных команда разработала новые алгоритмы моделирования, которые можно было запустить только на суперкомпьютерах. «Данные настолько велики и сложны, что нам пришлось разработать новые численные подходы для их моделирования. Это было непросто, поскольку раньше такого не делалось», — сказала Симона Веджетти из Института астрофизики Общества Макса Планка.
«Мы ожидаем, что каждая галактика, включая наш собственный Млечный Путь, будет заполнена сгустками тёмной материи, но чтобы найти их и убедить сообщество в их существовании, требуется много вычислений», — продолжила она. Команда применила специальную технику, называемую гравитационной визуализацией, которая позволила им «увидеть» невидимый сгусток тёмной материи, отобразив его эффект гравитационного линзирования на радиосветящейся дуге.
«Учитывая чувствительность наших данных, мы ожидали обнаружить по крайней мере один тёмный объект, поэтому наше открытие согласуется с так называемой теорией „холодной тёмной материи“, на которой основано многое из нашего понимания формирования галактик», — сказал Пауэлл. «Найдя один, мы задаёмся вопросом, сможем ли мы найти больше и будет ли их количество по-прежнему соответствовать моделям».
Команда продолжает анализировать данные, чтобы лучше понять, что может представлять собой этот загадочный тёмный объект, но они также изучают другие участки неба, чтобы увидеть, смогут ли они найти больше примеров таких маломассивных тёмных объектов, используя тот же метод. Если они продолжат находить такие загадочные объекты в других частях Вселенной, и если они действительно окажутся полностью лишёнными звёзд, то некоторые теории тёмной материи могут быть опровергнуты.
Предоставлено [Max Planck Society](https://phys.org/partners/max-planck-society/)