Причина убежденности космологов в том, что темная материя существует, в том, что мы можем наблюдать воздействие силы ее тяжести на поведение галактик. В частности, темная материя составляет, похоже, до 85% массы Вселенной и большая часть далеких галактик, которые нам видны, окружены гало из загадочного вещества. Но темным это вещество зовется оттого, что не испускает, не отражает и не поглощает свет, так что каким-то образом обнаружить его крайне сложно.

Состоит темная материя, скорее всего, из каких-то неизвестных элементарных частиц, но их природа остается крайне спорным вопросом. Все предпринятые до сих пор попытки обнаружить частицы темной материи в лаборатории провались. Наибольший вес, тем не менее, получили две гипотезы. Первая — что темная материя состоит из слабовзаимодействующих массивных частиц, или Вимпов (WIMP). Вторая — что это крайне легкие частицы аксионы. В теории, Вимпы ведут себя в большей мере как волны из-за квантовой интерференции.

Сделать выбор в пользу той или иной возможности очень сложно, но помог свет далекой галактики. Когда свет проходит около массивных объектов вроде галактик, его траектория искажается согласно законам общей теории относительности — сила тяжести искривляет пространство-время вокруг себя. В результате мы можем наблюдать размытое изображение других галактик позади удаленной от нас галактики. И свет более далеких звезд создает ореол вокруг звезд, которые расположены ближе.

Это искажение света называется гравитационной линзой, а кольца света, возникающие вокруг галактик — кольцами Эйнштейна — Хвольсона, пишет Phys.org.

Ученые из Университета Гонконга исследовали несколько звездных систем, в которых многочисленные копии того же объекта на фоне были видны в кольце одной из галактик. При помощи подробного моделирования они установили, как могли быть искажены эти изображения, если бы темная материя состояла из Вимпов или из аксионов. Оказалось, что модель Вимпов не походит на реальные снимки телескопов, а вот аксионная точно повторяет все параметры наблюдаемой системы.

Результаты исследования говорят о том, что аксионная модель темной материи — более вероятный ответ на загадку, чем Вимпы.

Используя данные самой мощной астрономической камеры в мире и сложные компьютерные модели, команда астрофизиков измерила значение «комковатости» темной материи Вселенной, гипотетического вещества, которое составляет четверть массы-энергии Вселенной и которое наука пока не может опознать. Результаты измерений привели ученых к выводу, что в стандартной модели космологии что-то потеряно или не учтено.