Владимир Моисеев – Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя (страница 19)
Это влияние использовали Элис Дисон (Alis Deason) и ее коллеги из Даремского университета, чтобы оценить размеры темного гало Млечного Пути. По их данным, диаметр гало на порядок больше галактического диска и достигает 1,9 миллиона световых лет.
Ученые провели моделирование гало темной материи для галактики с той же массой, что и у Млечного Пути (по данным того же зонда Gaia, она оценивается в 1,5 триллиона масс Солнца, считая темную материю), и в аналогичном окружении. Напомним, он располагается в Местной группе гравитационно связанных друг с другом галактик. В непосредственной близости от нашей движутся несколько карликовых галактик-спутниц, а всего лишь в 2,5 миллиона световых лет находится крупная галактика Андромеда.
Моделируя динамику соседей Млечного Пути, авторы обнаружили, что за краем гало темной материи скорости движения близких карликовых галактик падают, указывая на самую дальнюю границу Галактики. Тогда ученые обратились к данным реальных наблюдений за поведением соседок Млечного Пути по Местной группе. Такое падение скоростей зафиксировано на расстоянии около 292 килопарсек (950 тысяч световых лет) от центра Галактики — в 35 раз дальше, чем находится Солнце. Получается, полный диаметр Млечного Пути составляет 1,9 миллиона световых лет.
naked-science.ru, 24 марта 2020, Сергей Васильев
https://naked-science.ru/article/astronomy/astronomy-vyyasnili-razmery-temnogo-galo-nashej-galaktiki
Сайт препринтов arXiv.org.
Элис Дисон (Alis Deason). Даремский университет
https://arxiv.org/abs/2002.09497
Глава 11-4-9
На окраинах Млечного Пути не нашли нестабильной темной материи
Март 2020
Длительные наблюдения за окраинами Млечного Пути заставили астрономов усомниться в популярной теории о том, что избыток рентгеновского излучения в свечении нашей Галактики стал результатом распадов частиц темной материи. Выводы ученых были опубликовал научный журнал Science.
Споры о природе темной матери ужесточились в 2009 году – после того, как орбитальный телескоп Fermi обнаружил, что центральная часть Млечного Пути вырабатывает заметно больше рентгеновского и гамма-излучения, чем предсказывают расчеты, которые основаны на плотности распределения звезд и активности в центре черной дыры.
Многие космологи-теоретики посчитали, что существование этого излучения указывает на то, что частицы темной материи нестабильны по своей природе. Чтобы проверить эти гипотезы, десятки научных групп начали наблюдать как за нашей Галактикой, так и другими близлежащими объектами, в том числе Туманностью Андромеды.
Как отмечает Бенджамин Сафди, доцент Мичиганского университета (США), и его коллеги, эти наблюдения привели к противоречивым результатам. С одной стороны, астрономы действительно нашли в соседних галактиках и далеких их скоплениях похожий избыток рентгеновского излучения.
С другой, обсерватория NuSTAR обнаружила свидетельства того, что это свечение внутри Млечного Пути появилось из-за огромного количества пульсаров и черных дыр в центре Галактики, а вовсе не из-за распадов невидимых частиц. Это породило массу новых споров о том, из-за чего появляется это излучение и как оно может быть связано с темной материей.
Исчезающая темная материя
Сафди и его коллеги попытались найти ответ на этот вопрос, опираясь на одно из предсказаний теоретиков. Оно заключается в том, что аксионы, одна из форм легкой темной материи, по своей природе нестабильны. Расчеты астрономов указывают, что эти частицы должны распадаться на нейтрино и частицы света, энергия которых будет составлять примерно 3,5 кэВ.
Авторы статьи придумали методику для того, чтобы искать подобные распады. Они воспользовались тем, что европейский орбитальный телескоп XMM-Newton периодически следил не за конкретными объектами в нашей Галактике или за ее пределами, а на относительно пустые участки неба на окраинах Млечного Пути.
В отличие от центра Галактики, в этих участках, как предположили астрофизики, не должно быть точечных источников рентгеновских волн. В итоге, если бы астрофизики нашли там рентгеновские фотоны с «нужной» энергией, это автоматически стало бы прямым свидетельством существования нестабильных аксионов.
Руководствуясь этой идеей, ученые проанализировали все данные, которые XMM-Newton собирал за последние два десятка лет работы. В результате ученые собрали огромный массив данных и провели рекордные по чувствительности поиски следов легкой темной материи.
Несмотря на это, астрономы не смогли найти никаких намеков на то, что подобные распады происходят даже с очень малой вероятностью. Как считают Сафди и его коллеги, это говорит о том, что нестабильных аксионов в той форме, о которой писали теоретики, в природе нет.
aboutspacejornal.net, 27 марта 2020
Журнал Science. 2020
Бенджамин Сафди, Мичиганский университет (США)
Глава 11-4-10
Дополнительное излучение в центре Галактики не связано с распадом темной материи
Август 2020
Более чем 10 лет назад физики обнаружили избыток высокоэнергетического излучения со стороны центра Млечного пути, наблюдая его при помощи космического гамма-телескопа Fermi («Ферми»). Они предположили, что это излучение может указывать на аннигиляцию частиц темной материи, однако в новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, команда ученых из Калифорнийского университета, США, исключает такую интерпретацию.
В новой работе ученые во главе с Геворком Абазаджяном (Kevork Abazajian), профессором физики и астрономии Калифорнийского университета, сообщают, что после обширного сопоставления данных наблюдений, проведенных при помощи спутника Fermi, с современными моделями частиц темной материи, которые могли бы вызвать рассеянное аннигиляционное излучение вблизи центра Галактики, подходящего кандидата на роль частицы темной материи в диапазоне масс от 10 до 1000 масс протона обнаружено не было. Поскольку этот диапазон масс для современных физиков является наиболее привлекательным при поисках кандидатов на роль частицы темной материи, то полученные ограничения являются весьма жесткими.
Однако, как отмечает Абазаджян, эти результаты не отвергают гипотезу темной материи, а лишь позволяют исключить из рассмотрения часть моделей, описывающих поведение этой таинственной субстанции.
astronews.ru, 27 августа 2020
Журнал Physical Review D. 2020
Геворк Абазаджян (Kevork Abazajian), Калифорнийский университет
Глава 11-4-11
Подтверждено существование таинственной темной материи в Млечном Пути
Март 2021
Физики из Италии и Швеции подтвердили, что самым вероятным источником таинственного избытка гамма-излучения из центра Млечного Пути является темная материя. Препринт статьи с результатами исследования опубликован на сайте arXiv.org.
Ученые проанализировали данные, полученные с помощью космического телескопа Fermi, и сравнили их с астрономическими аномалиями, зарегистрированными детекторами и спектрометрами на международной космической станции (МКС). С 2009 года начал обнаруживаться избыток фотонов с энергиями, равными или превышающими один гигаэлектронвольт, исходящих из центра галактики. Ранее исследователи пытались объяснить аномалию скоплениями слабых пульсаров, а также существованием темной материи.
Новые результаты показали, что избыток гамма-лучей большей частью приходит именно из центра галактики, что и ожидается в случае, если источником являются неизвестные частицы, составляющие темную материю. Если бы гамма-излучение порождалось взаимодействием между космическими лучами и атомами, наблюдалась бы зависимость пространственного распределения фотонов от их энергии, однако такая зависимость не обнаружена.
Физики также показали, что гипотеза темной материи не опровергается аномалиями, зарегистрированными приборами МКС. К ним относится избыток позитронов и отсутствие фотонов высоких энергий от карликовых галактик, близких к Млечному Пути.
lenta.ru, 30 марта 2021
https://lenta.ru/news/2021/03/30/radiation/
arxiv.org
https://arxiv.org/abs/2101.11027
Глава 11-4-12
Темная материя замедляет вращение перемычки нашей Галактики
Март 2021
Скорость вращения галактической перемычки Млечного пути, состоящей из миллиардов плотно сконцентрированных звезд, уменьшилась почти на четверть с момента ее формирования, согласно новому исследованию. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В этом новом исследовании группа под руководством Римпэи Чибы (Rimpei Chiba) проанализировала данные наблюдений, проведенных при помощи космического телескопа Gaia («Гея»), крупной группы звезд, потока Геркулес, которые находятся в резонансе с перемычкой – то есть, они обращаются вокруг центра Галактики с той же скоростью, что и перемычка. Аналогичное явление наблюдается в случае троянских и греческих астероидов Юпитера, которые движутся по орбите гигантской планеты, находясь в точках Лагранжа (перед Юпитером и позади него). Если вращение перемычки замедлялось, эти звезды должны были мигрировать в сторону периферии Галактики, чтобы сохранить период обращения неизменным.