Владимир Моисеев – Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя (страница 28)
Ни один известный астрофизический процесс не приводит к образованию такой линии. Поэтому астрономы предположили, что имеют дело с излучением загадочной тёмной материи.
Многие астрономы пытались повторить эти наблюдения, но загадочная линия то обнаруживалась, то нет. Это заставляло скептиков предположить, что учёные столкнулись с ошибкой в работе инструмента или в обработке данных.
В 2016 году новый японский телескоп Hitomi, специально предназначенный для наблюдения рентгеновских спектральных линий, не смог обнаружить линию 3,5 килоэлектронвольт в излучении скопления Персея. Однако команда Конлона обратила внимание, что изображения, даваемые "Хитоми", гораздо менее чёткие, чем у "Чандры". Поэтому в изображении скопления Персея смешивался сигнал от двух источников: излучение горячего газа, расположенного вокруг массивной галактики в центре кластера, и свет, исходящий из окрестностей сверхмассивной чёрной дыры в центре самой этой галактики.
Более чёткие изображения "Чандры" позволяют различить вклад этих источников. Воспользовавшись этим, авторы смогли отдельно проанализировать вклад чёрной дыры и излучение горячего газа. Имея на руках ранние наблюдения "Чандры", сделанные ещё в 2009 году, они обнаружили удивительное: спектральная линия 3,5 килоэлектронвольт наблюдалась, но в рентгеновских лучах, испущенных газом, это была линия излучения, а в излучении чёрной дыры – линия поглощения! Как выяснилось, телескоп Hitomi смешал вклад от двух источников, в итоге линии компенсировали друг друга и поэтому не наблюдались. Исследователи проверили это, выполнив соответствующие вычисления.
Но, чтобы воспроизвести только что описанную картину, нам требуется предположить, что в облаке горячего газа вокруг галактики присутствует нечто, что поглощает кванты именно этой энергии, а потом переизлучает их. И, как уже говорилось выше, обычное вещество этого сделать просто не в состоянии!
Значит, всё-таки тёмная материя? Конлон и его коллеги считают именно так. Они даже разработали собственную модель этой загадочной субстанции, воспроизводящую такое поведение. Впрочем, вариант ошибки авторы пока не сбрасывают со счетов. Окончательно прояснить вопрос должны последующие исследования.
smotrim.ru, 20 декабря 2017, Анатолий Глянцев
https://smotrim.ru/article/1047318
Сайт препринтов arXiv.org.
Джозеф Конлон (Joseph P. Conlon) из Оксфордского университета
https://arxiv.org/abs/1608.01684
Глава 11-8-6
Связь темной материи и нейтрино не подтвердилась
Март 2020
Новые данные вывели стерильное нейтрино из списка кандидатов на роль частиц загадочной темной материи. Статья, опубликована в журнале Science
Большая часть массы космоса составляет темная материя. Невидимая ни в один телескоп, она проявляется лишь гравитационным влиянием на звезды, газовые облака и другие объекты, состоящие из обычных элементарных частиц. Темная материя удерживает вместе галактики, но из каких частиц сложена она сама, до сих пор не известно. Различные теоретические модели дают разные предсказания, и подтвердить какое-либо из них пока не удается. Одним из таких кандидатов выступает особый четвертый тип нейтрино — стерильное.
Тогда его неуловимость вполне понятна: вспомним, что нейтрино практически не взаимодействует с обычной материей и свободно пролетает сквозь наши тела, сквозь Землю и Солнце. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр их пролетают десятки миллионов, однако даже специальным нейтринным обсерваториям, заполненным десятками тысяч тонн сверхчистой воды, удается зарегистрировать лишь несколько частиц за год.
О возможной связи между стерильным нейтрино и темной материей особенно активно заговорили в последние годы, когда наблюдения космических рентгеновских телескопов XMM-Newton и Chandra обнаружили, что соседние скопления галактик испускают фотоны с энергиями 3,5 КэВ. Теоретически их могут создавать стерильные нейтрино массой 7,1 КэВ: превращаясь в нейтрино других сортов в процессе осцилляций, они должны испускать рентгеновский фотон.
Новой проверке эта гипотеза подверглась в работе Бенджамина Сафди (Benjamin Safdi) и его коллег из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли. В новой статье, опубликованной в журнале Science, они снова обратились к данным зонда XMM-Newton. Однако на этот раз, вместо того чтобы анализировать излучение далеких звезд и галактик, астрономы сконцентрировались на излучении пустых участков между ними.
Идея состояла в том, что если стерильные нейтрино — и есть темная материя, то они заполняют нашу Галактику даже там, где нет никаких звезд. Поэтому фотоны на 3,5 Кэ*В, образованные распадом частиц «темного гало», должны регистрироваться и в пустотах. Однако изучение более чем 4000 снимков, полученных XMM-Newton начиная с 1999 года, ничего не дало. Возможно, эти частицы в далеких галактиках создаются не стерильными нейтрино, а вполне обычными частицами, в ходе пока не установленных процессов.
Сторонники «гипотезы стерильного нейтрино» не согласны с такими выводами — да и с результатами команды Сафди. Так, Алексей Боярский из Лейденского университета сообщил, что аналогичную работу с «пустотами» провела его группа, действительно зарегистрировав ожидаемый поток фотонов с энергиями 3,5 Кэ*В. Разные подходы к обработке данных дали совершенно разные результаты — и дискуссия вокруг стерильных нейтрино еще, видимо, далека от завершения.
naked-science.ru, 27 марта 2020, Сергей Васильев
https://naked-science.ru/article/astronomy/svyaz-temnoj-materii-i-nejtrino-ne-podtverdilas
Журнал Science, 2020
Бенджамин Сафди (Benjamin Safdi) и др. Мичиганский университет и Калифорнийский университет в Беркли.
https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaw3772
Часть 11-9
NGC 1052-DF2 и другие галактики без темной материи
Содержание
(том – часть – глава)
11-9-1. Обнаружена галактика без темной материи
NGC 1052-DF2
11-9-2. Найдена вторая галактика без темной материи
NGC 1052-DF4
11-9-3. Астрономы разгадали тайну галактики, в которой, как предполагалось, нет темной материи
11-9-4. Новая модель темной материи объяснила ее нехватку в паре далеких галактик
NGC 1052-DF2 и 4
11-9-5. Нехватку темной материи в далекой галактике объяснили влиянием массивной соседки
NGC 1052-DF2 и 4
11-9-6. Данные, собранные «Хабблом», подтверждают недостаток темной материи в галактиках
NGC 1052-DF2 и 4
11-9-7. Древнее столкновение оставило цепочку галактик без темной материи
Глава 11-9-1
Обнаружена галактика без темной материи
Март 2018
Считается, что темная материя доминирует во всех галактиках и больших скоплениях, однако астрономы обнаружили галактику, целиком состоящую из обычных звезд. Статья опубликована в журнале Nature
В нашем мире темной материи в разы больше обычной, из которой сложены звезды, планеты и мы сами. Считается, что она играет определяющую роль в образовании и эволюции крупномасштабных структур Вселенной, галактик и их скоплений. Здесь ее гравитация доминирует, определяя жизнь газовых облаков и звезд. Более того, предполагают существование «темных галактик», вовсе лишенных обычного вещества и звезд. Известны и кандидаты: к примеру, галактика Dragonfly 44, открытая три года назад, состоит из темной материи на 99,99 процента.
Тем неожиданней недавняя находка астрономов из Йельского университета, о которой они сообщают в журнале Nature: галактика, практически лишенная темной материи. Наблюдать NGC 1052-DF2 удалось с помощью телескопа Dragonfly Telephoto Array, сконструированного профессором Питером ван Доккумом (Pieter van Dokkum) совместно с коллегами из Канады. Даже внешне она выделяется на общем фоне. По словам ученых, впервые рассмотревших все детали структуры, она «прозрачна» и выглядит как крайне разреженное небольшое скопление, в котором изредка встречаются компактные немногочисленные группы звезд.
Более мощные телескопы гавайской обсерватории W. M. Keck позволили установить скорости движения десятка таких скоплений в NGC 1052-DF2. Они также оказались в несколько раз меньше обычной — менее 10 км/с. Наконец, астрономы оценили массу галактики, практически совпавшую с массой всех ее звезд: «Если там и есть темная материя, то ее крайне мало», — объясняет Ван Доккум.
Ученый добавляет: «Эта невидимая таинственная материя является важнейшим компонентом любой галактики. Было крайне неожиданно найти галактику без нее. Это заставляет заново взглянуть на обычные представления об устройстве галактик и показывает, что темная материя реальна. Она ведет собственное существование. Можно предположить, что существует не только один механизм формирования галактик».
Naked Science, 29 марта 2018
https://naked-science.ru/article/sci/obnaruzhena-galaktika-bez-temnoy
Журнал Nature, 2018
Питер Ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского университета
https://www.nature.com/articles/nature25767
Глава 11-9-2
Найдена вторая галактика без темной материи