Владимир Моисеев – Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя (страница 15)
Команда надеется расширить работу, измерив центральную плотность темной материи в большей выборке карликовых галактик, изучив еще более тусклые галактики и протестировав больший диапазон моделей темной материи.
naked-science.ru, 4 января 2019
https://naked-science.ru/article/astronomy/astrofiziki-zaregistrirovali
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2019
Джастин Рид (J. Read) и др.
Университет Суррея, Университет Карнеги – Меллона и Швейцарская высшая техническая школа Цюриха
https://dx.doi.org/10.1093/mnras/sty3404
Глава 11-3-8
Темная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природе
Июль 2019
До сих пор еще никто из людей на нашей планете не вкатился в больницу кубарем с диким воплем и дымящейся раной, похожей на отверстие от светового меча джедая – и это дает нам информацию о природе темной материи, согласно новому исследованию. Статья опубликована на сервере научных препринтов arxiv.org.
Никто точно не знает, что собой представляет темная материя; эта таинственная субстанция не излучает света, поэтому ее невероятно трудно изучать. Исследователи делают вывод о наличии темной материи, исходя из ее гравитационного влияния на звезды и галактики. Физики предлагали различные элементарные частицы-кандидаты на роль частиц темной материи, включая аксионы, слабо взаимодействующие массивные частицы (ВИМПы), а также «стерильные нейтрино». Однако, согласно другим гипотезам, темная материя может состоять из более крупных объектов, имеющих массу свыше одного грамма. Эти гипотетические макроскопические объекты, состоящие из темной материи, или «макро», могут быть экстремально компактными и иметь плотность вещества, сравнимую с плотностью атомных ядер. Если это так, то для обеспечения необходимой плотности распределения массы темной материи во Вселенной требуется отнюдь не много «макро» - и это может объяснять сложность их обнаружения.
В новом исследовании ученые во главе с Джагджитом Сингхом Сидху (Jagjit Singh Sidhu), студентом докторантуры Университета Кейс Вестерн Резерв, США, указали на красноречивые «детекторы» макро из темной материи – человеческие тела.
Макро, если они существуют, вероятно, движутся сквозь пространство со скоростями порядка 900 000 километров в час по отношению к нашей Солнечной системе. Если такое макро пройдет сквозь гранитную столешницу, то оно испарит часть материала, и след от его прохождения будет виден даже после того, как камень вновь затвердеет. Аналогичное прохождение макро сквозь человеческое тело привело бы к очень неприятным последствиям для организма, рассуждают авторы работы, поэтому отсутствие зарегистрированных обращений позволяет наложить определенные ограничения на размер и массу гипотетических макрообъектов из темной материи. В частности, это позволило исключить существование «крупных и легких» макро: так, макро размером свыше одного микрона (1/1000 миллиметра) и/или массой менее 50 килограммов, вероятно, составляют лишь небольшую долю от общего количества макрообъектов из темной материи, делает вывод команда Сидху.
astronews.ru, 27 июля 2019
Сервер научных препринтов arxiv.org. 2020
Джагджит Сингхм Сидху (Jagjit Singh Sidhu), студент докторантуры Университета Кейс Вестерн Резерв, США
Глава 11-3-9
«Хаббл» нашел самые маленькие сгустки темной материи
Январь 2020
Гравитационное линзирование помогло космическому телескопу «Хаббл» обнаружить самые маломассивные скопления темной материи. Массы этих образований находятся в диапазоне миллионов солнечных — это на 5–6 порядков ниже массы крупной галактики, например, Млечного Пути. Изучение обнаруженных сгустков поможет отбросить неправильные теории о природе темной материи и приблизиться к понимаю правильной, сообщили на съезде Американского астрономического общества.
При анализе ряда астрономических наблюдений с учетом только известных физических законов и видов вещества могут возникать несоответствия: например, проблема кривых вращения галактик. Для их объяснения ученые выдвигают различные теории, которые обычно называются моделями темной материи. Большинство из них предполагает, что темная материя — это новый компонент Вселенной, а состоит она из частиц без электромагнитного взаимодействия. В таком случае частицы темной материи могут формировать сгустки — подобно тому, как обычная материя собирается в галактики.
Многие предложенные варианты темной материи дают одинаковые предсказания для величин, которые сейчас можно проверить достоверно: например, параметры галактической эволюции. Отличить их можно, например, при помощи поиска маломассивных объектов из темной материи: в некоторых моделях образование небольших структур затруднено, а в других подобных ограничений нет. Пока что у астрономов, однако, данных для этого недостаточно.
С помощью «Хаббла» американские астрономы под руководством Анны Ниренберг (Anna Nierenberg) из Лаборатории реактивного движения NASA детально рассмотрели восемь квазаров, свет которых был искажен гравитационным линзированием, в результате чего каждый наблюдался в виде нескольких изображений. Основными преломляющими свет телами были массивные галактики, но положения и относительные яркости изображений квазаров указали на присутствия невидимых объектов с массами порядка 108 солнечных и меньше.
Объекты для наблюдения были выбраны из каталогов таким образом, чтобы их свет формировал конфигурацию креста Эйнштейна, то есть четыре отдельных источника, — так происходит только в случае очень близкого попадания преломляющего объекта на луч зрения. Такая ситуация позволяет с высокой точностью определить массу и размер искажающих свет объектов, но в случае изученных квазаров моделирование не смогло воспроизвести наблюдаемую конфигурацию при учете лишь одного крупного источника тяготения, однако добавление более мелких позволяло воспроизвести наблюдаемую картину.
Обнаруженные малые массы образований уже делают модели теплой темной материи маловероятными, так как в них предполагаются достаточно высокие скорости частиц, не позволяющие формироваться небольшим структурам. При этом их существование не запрещено в рамках стандартной модели холодной темной материи, частицы которой должны обладать достаточно высокими массами и небольшими скоростями по сравнению со светом.
nplus1.ru, 9 января 2020, Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/news/2020/01/09/smaller-than-dwarf
Съезд Американского астрономического общества.
Анна Ниренберг (Anna Nierenberg) из Лаборатории реактивного движения NASA
Глава 11-3-10
Новая элементарная частица может оказаться «атомом» темной материи
Март 2020
Исследователи считают, что темная материя может состоять из недавно обнаруженных частиц – гексакварков d*. Как протоны, так и нейтроны состоят из трех мельчайших частиц, называемых кварками. Гексакварки отличаются тем, что состоят не из трех, а из шести кварков. Их существование было предсказано еще несколько десятилетий назад, и в 2014 г. ученым удалось подтвердить эту гипотезу. Исследование опубликовано в журнале Physics G Letters.
Хотя эти экзотические частицы состоят из большего числа кварков, чем протоны, на самом деле гексакварки намного меньше по размерам, чем хорошо знакомые нам частицы. Гексакварки относятся к бозонам, и это означает, что множества гексакварков d* могут формировать структуры, отличающиеся от тех структур, которые образуют протоны и нейтроны.
Согласно Михаилу Башканову с кафедры физики Йоркского университета, Великобритания, гексакварки могли конденсироваться, формируя темную материю, в необычных условиях сразу после Большого взрыва.
В своем исследовании Башканов и его коллега Дэниэл Уоттс (Daniel Watts) показывают, что в ранний период развития Вселенной гексакварки d* могли при остывании формировать то, что называют конденсатом Бозе-Эйнштейна (BEC).
BEC представляет собой экзотическое, пятое состояние материи, которое наблюдается, когда облако субатомных частиц остывает до температур, приближающихся к абсолютному нулю Кельвинов (минус 273,15 градусов Цельсия). При этих экстремальных температурах частицы объединяются в единую структуру, которая может быть описана при помощи волновой функции. Другими словами, частицы объединяются и ведут себя так, словно они представляют собой единый атом.
Несмотря на то что гексакварки в лаборатории склонны к быстрому спонтанному распаду, Башканов считает, что они являются намного более стабильными и долгоживущими в недрах нейтронных звезд и, возможно, также в составе BEC. Авторы считают, что BEC представляет собой то, что мы сегодня называем темной материей.
astronews.ru, 7 марта2020
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200307053932
Журнал Physics G Letters.
Михаил Башканов, Дэниэл Уоттс (Daniel Watts), кафедра физики Йоркского университета, Великобритания
Глава 11-3-11
Темные аксионы ограничили с помощью нейтронных звезд