Шаровые скопления помогли нанести на карту тёмную материю в скоплении Abell 2744

Международная группа исследователей представила новый способ изучения тёмной материи в скоплениях галактик. В работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv, учёные предложили статистический метод, который использует шаровые скопления — плотные звёздные группы — как индикаторы распределения массы.

Шаровые скопления — одни из старейших объектов во Вселенной. Они расположены в пределах внутренних 40 % вириального радиуса скоплений галактик и, как полагают, могут служить надёжными «маяками» гравитационного поля. Однако до сих пор не было ясности, насколько точно их пространственное распределение отражает картину тёмной материи.

Авторы разработали модель, основанную на предположении, что положение шаровых скоплений вокруг скопления галактик подчиняется неоднородному пространственному пуассоновскому процессу. Это позволяет статистически оценить, какому именно компоненту — звёздному населению, газу или тёмной материи — скопления соответствуют лучше всего.

Метод был проверен на скоплении Abell 2744, также известном как скопление Пандоры. Результаты показали, что пространственное распределение ярких шаровых скоплений в целом повторяет структуру трёх основных взаимодействующих субкластеров этого скопления. Корреляция с предсказанными картами массы оказалась высокой — коэффициент ранговой корреляции Спирмена превысил 0,7.

Особенно интересным оказалось поведение ярких голубых шаровых скоплений. Их распределение практически совпало с картами массы, полученными исключительно из данных слабого гравитационного линзирования. Это означает, что шаровые скопления могут предоставлять независимую и столь же детальную информацию о распределении тёмной материи, что и слабое линзирование, но с использованием других наблюдательных данных.

Новый статистический метод доступен в открытом репозитории. В сочетании с каталогами шаровых скоплений в скоплениях разных космических эпох он способен стать самостоятельным инструментом для изучения распределения массы в галактических средах. Это особенно важно для скоплений, где данные слабого линзирования недоступны или имеют низкое разрешение.

Работа открывает путь к более точным картам тёмной материи, что в свою очередь поможет уточнить модели формирования крупномасштабной структуры Вселенной и эволюции галактик.