Владимир Моисеев – Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя (страница 17)
Опубликованное в 2012 году исследование движения более 400 звёзд, расположенных на расстояниях до 13 000 световых лет от Солнца, не нашло свидетельств присутствия тёмной материи в большом объёме пространства вокруг Солнца. Согласно предсказаниям теорий, среднее количество тёмной материи в окрестности Солнца должно было составить примерно 0,5 кг в объёме земного шара. Однако измерения дали значение не более 0,06 кг тёмной материи в этом объёме. Это означает, что попытки зарегистрировать тёмную материю на Земле, например, при редких взаимодействиях частиц тёмной материи с «обычной» материей, вряд ли могут быть успешными.
Опубликованное в 2013 году исследование движения тел Солнечной системы, основанное на данных 677 тысяч позиционных наблюдений планет и космических аппаратов c 1910 годапозволило получить верхнюю оценку на количество возможного тёмного вещества в Солнечной системе — общее количество тёмной материи в пределах сферы, ограниченной орбитой Сатурна, составляет не более 1,7⋅10-10 масс Солнца.
Глава 11-4-2
В центре Млечного Пути обнаружены следы темной материи
Февраль 2015
Считается, что темная материя «дирижирует» динамикой крупномасштабной структуры Вселенной, управляет эволюцией галактик и скоплений. Она образует колоссальные тяжи и сгустки, а между тем до сих пор не удается зарегистрировать никаких прямых свидетельств ее существования. Возможно, шагом к этому эпохальному открытию станет новая работа европейских ученых из обсерватории ESO.
Дело в том, что астрофизики до сих пор спорят о том, как распределяется темная материя в нашем Млечном Пути. Одни считают, что она образует своего рода внешнюю скорлупу, гало, окружающее галактику; другие полагают, что значительные ее количества имеются и в центре. Похоже, что правы были вторые: судя по данным недавней работы, темной материи в активном центре Млечного Пути предостаточно.
Ученые изучили собственные скорости движения звезд в разных областях нашей галактики и показали, как они меняются с изменением расстояния от центра. Эти данные были использованы для моделирования Млечного Пути с учетом современных представлений о количестве обычной материи в нем. Авторы показали, что, если не включать в расчет притяжение темной материи, результаты его резко не совпадут с наблюдаемыми скоростями звезд.
Единственный способ добиться согласия модели и наблюдений – ввести воздействие значительных количеств темной материи, присутствующей в центре Млечного Пути. Возможно, теперь многие попытки ее обнаружить будут направлены не к далеким мирам, а непосредственно в центр нашей галактики.
naked-science.ru, 10 февраля 2015
https://naked-science.ru/article/sci/v-tsentre-mlechnogo-puti-obnar
Журнал nature, 2015
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3237.html
Глава 11-4-3
У Земли предсказали существование «волос» из темной материи
Ноябрь 2015
Гэри Презо, физик из Лаборатории реактивного движения NASA, обнаружил, что в результате гравитационных взаимодействий темной материи с планетами, вокруг последних могут возникать причудливые объекты, напоминающие волосы. Эти структуры окружают планеты на расстоянии порядка миллиона километров и могут быть использованы для прямого обнаружения темной материи. Исследование будет опубликовано на этой неделе в
Презо использовал компьютерное моделирование для того, чтобы выяснить, каким образом темная материи может взаимодействовать с различными планетами. Его расчеты показали, что при прохождении потока частиц темной материи сквозь планету он гравитационно фокусируется в очень плотную нить, причем точка фокуса для частиц, прошедших сквозь земное ядро, лежит в миллионе километров от него. Концентрация частиц темной материи в этом фокусе, который физик сравнивает с корнем волоса, в миллиард раз выше, чем в среднем во Вселенной. Те же частицы, которые лишь касаются поверхности Земли, фокусируются в два раза дальше — эту точку автор сравнивает с кончиком волоса.
По словам Презо, у Земли должно быть очень много таких «волосков». Если точно указать на местоположение корня такого объекта, то к нему можно отправить космический аппарат, который получит очень хороший шанс исследовать свойства темной материи. Автор отмечает, что плотность темной материи в корнях Юпитера будет еще в тысячу раз больше.
У исследования есть еще одно неожиданное приложение. Моделирование показало, что любые колебания плотности внутри планеты будут отражаться в виде дефектов в структуре «волос». Это означает, что если ученые научатся анализировать строение этих волос, то из этих данных удастся выяснить детали строения не только Земли, но и других планет Солнечной системы без непосредственного контакта с их поверхностью.
Теория волокнистого строения темной материи — следствие ряда теоретических вычислений, выполненных еще в 1990-х годах. Согласно им, внутри отдельных потоков частицы темной материи движутся с одинаковой скоростью, обращаясь вокруг галактик. Размеры таких потоков могут превосходить размеры нашей Солнечной системы, уточняет Гэри Презо.
Образование этих потоков среди обыкновенного вещества физик сравнивает со смешиванием шоколада и ванильного мороженого — если взять по ложке одного и другого и несколько раз помешать их по кругу, то образуется смесь, в которой, тем не менее, можно различить по отдельности шоколад и мороженое.
Темная материя, по современным представлениям составляет 27 процентов всей материи и энергии Вселенной. Остальные 73 процента делят между собой обычная материя (пять процентов) и темная энергия (все остальное). Ни темная материя, ни темная энергия не были до сих пор обнаружены напрямую, однако их существованием объясняется ряд гравитационных эффектов в галактиках и такой феномен, как ускоряющееся расширение Вселенной.
nplus1, 24 ноября 2015, Владимир Королёв
https://nplus1.ru/news/2015/11/24/dark-1M-km-long-hairs
Гэри Презо, физик из Лаборатории реактивного движения NASA
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2015-354&rn=news.xml&rst=4774
Глава 11-4-4
В окрестностях Млечного Пути обнаружили следы темной материи
Сентябрь 2016
Ученые обнаружили в звездном потоке, вращающемся вокруг центра нашей Галактики, два больших разрыва, которые могли появиться в результате прохождения сквозь него сгустков темной материи. Работа исследователей была принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, с текстом статьи можно ознакомиться на сервере препринтов ArXiv.
Темную материю невозможно обнаружить с помощью прямого наблюдения. Поэтому исследователи вынуждены использовать альтернативные методы. В частности, измеряются скорости, с которыми галактики в галактических скоплениях движутся вокруг общего центра; анализируют, как искажаются изображения астрономических объектов из-за эффекта гравитационного линзирования; наблюдают за рентгеновским излучением горячего газа в скоплениях.
В новой работе ученые использовали собственный метод поиска темной материи. С помощью фотометрии высокого разрешения они изучали распределение звезд в звездном потоке Palomar 5. Когда-то он представлял собой шаровое скопление, однако впоследствии это скопление было «разорвано» гравитацией Млечного Пути и вытянуто вдоль орбиты под действием приливных сил. Звездный поток считается довольно простой и хрупкой структурой и его целостность вполне может быть нарушена достаточно массивным объектом.
В Palomar 5 наблюдаются два «разрыва» разной величины. Компьютерное моделирование показало, что они могли появиться в результате прохождения рядом со звездным потоком пары сгустков теплой темной материи, также известных как субгало. По оценкам ученых, их масса составляет 106–107 и 107–108 масс Солнца, что на самом деле считается достаточно маленьким значением для такого типа объектов. Если последующее измерение лучевых скоростей и собственного движения звезд в потоке подтвердит гипотезу ученых, то обнаруженные субгало окажутся самыми маленькими из известных.
Авторы работы заявляют, что если субгало имеют меньший размер, чем самая маленькая карликовая галактика, то его частицы будут достаточно массивными.
В то же время ученые не исключают, что «разрывы» в звездных потоках могли быть вызваны гравитационных влиянием бара (перемычки), проходящего через центр Галактики, или гигантского молекулярного облака — обширной области молекулярного газа с массой 104–106 солнечных масс..
nplus1, 9 сентября 2016, Кристина Уласович
https://nplus1.ru/news/2016/09/09/dark-matter
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Сайт препринтов ArXiv
http://arxiv.org/abs/1609.01282
Глава 11-4-5
Гамма-излучение балджа Галактики не связано с темной материей
Март 2018
Команда исследователей из США, Новой Зеландии, Австралии и Германии обнаружила факты, указывающие на то, что наличие обширных источников гамма-излучения близ центра Млечного пути связано с наличием остатков массивных звезд, а не с наличием темной материи. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy; главный автор Оскар Масиас (Oscar Macias).