Астрономы Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета обнаружили уникальный феномен разделения темной и обычной материи в столкновении двух массивных скоплений галактик MACS J0018.5+1626. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
При столкновении галактик темная материя, которая взаимодействует только через гравитацию и не излучает свет, продолжила движение вперед, в то время как обычная материя, взаимодействующая также через электромагнетизм, замедлилась и осталась позади.
Такое разделение темной и нормальной материи наблюдалось и раньше, например, в галактическом скоплении Пуля. Оно состоит из двух сталкивающихся скоплений, в которых горячий газ отстает от темной материи. Ситуация, которая имела место в MACS J0018.5+1626 (впоследствии именуемом MACS J0018.5), похожа, но ориентация слияния повернута примерно на 90 градусов относительно скопления Пуля.
Ученые проанализировали данные множества обсерваторий, включая субмиллиметровую обсерваторию Калифорнийского технологического института, обсерваторию WM Keck, рентгеновскую обсерваторию Chandra, космический телескоп Hubble, а также другие инструменты. Эти данные позволили детально изучить скопления как темной, так и обычной материи в скоплениях.
Исследователи использовали метод кинетического эффекта Сюняева-Зельдовича для измерения скорости газа в скоплениях, а также данные обсерватории Keck для определения скорости галактик, что позволило косвенно измерить скорость темной материи. Используя данные рентгеновской обсерватории Chandra, они также определили температуру и местоположение газа.
Сопоставив данные с различных телескопов и проведя симуляцию столкновения, ученые выяснили, что скопления двигались навстречу друг другу со скоростью около 3000 километров в секунду, что составляет примерно один процент от скорости света. Ориентация столкновения в сочетании с тем фактом, что темная материя и обычная материя отделились друг от друга, объясняет, почему эти два типа материи, как кажется, двигаются в противоположных направлениях.