Владимир Моисеев – Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя (страница 31)

               Составление крупномасштабных карт темной материи играет ключевую роль в понимании свойств темной энергии, управляющей расширением нашей Вселенной. Эти предварительные научные результаты демонстрируют, что при помощи современных методов исследования и камеры Hyper Suprime-Cam команда готова исследовать изменение распределения темной материи по Вселенной с течением времени, раскрыть тайну темной энергии и изучить историю расширения Вселенной в мельчайших подробностях.

_{Astronews, 04.07.2015}

_{http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=7473}

_{Сатоши Миузаки и др. Центр перспективных технологий NAOJ, Национальная астрономическая обсерватория Японии (NAOJ), Токийский университет}

Глава 11-10-2

Опубликована карта распределения масс от Dark Energy Survey

Апрель 2015

Проект Dark Energy Survey опубликовал карту концентраций масс темной и видимой материи. Эти данные собирались в течение года при помощи 570-мегапиксельной камеры DEC (Dark energy camera), установленной на телескопе имени Виктора Бланко в Чили. Релиз выложен на сайте проекта.

  

               Распределение масс измеряется за счет эффекта гравитационной линзы. Он заключается в том, что свет, проходя поблизости от скопления массы, отклоняется в ее сторону. Чем больше материи (как темной, так и светлой) находится в данной точке пространства, тем сильнее она будет искажать свет. Ученые строят карту на основе эффекта гравитационной линзы, а затем сравнивают ее с картой видимых тел. Совпадающие участки соответствуют видимой материи, несовпадающие – темной.

               К настоящему времени DEC обследовала только три процента запланированной области: примерно 12x12 градусов. Тем не менее, по словам одного из лидеров проекта, команде потребовалось проанализировать искажения почти двух миллионов галактик для того, чтобы построить новые карты.

               Проект Dark Energy Survey был основан в августе 2013. Новые карты стали первыми результатами пятилетнего исследования. При помощи новых карт ученые планируют исследовать свойства темной энергии. Ранее высказывалось предположение, что именно она противостоит гравитации и отвечает за расширение Вселенной.

_{nplus1, 14 апреля 2015, Тарас Молотилин}

_{https://nplus1.ru/news/2015/04/14/dark-matter}

_{Проект Dark Energy Survey}

_{https://deswl.github.io/page1/vikram_paper/vikram_paper.html}

Глава 11-10-3

Получены первые результаты нового обзора темной материи 

Июль 2015

               В официальном релизе Европейской южной обсерватории (ESO) сообщили о завершении первого этапа обзора KiDS (Kilo-Degree Survey). В его рамках планируется получить данные о распределении темной материи на участке неба в 1500 квадратных градусов.

               По анализу первых данных обзора ученым удалось получить изображения более двух миллионов галактик. Использовав эффект гравитационного линзирования, авторы рассчитали распределение темной материи и нанесли его на снимок неба в видимом диапазоне.

               Оказалось, что в большинстве случаев самая яркая галактика в группе находилась в локальном скоплении темной материи с наибольшей массой. Такой результат подтверждает существующую гипотезу о том, что первичные облака газа, из которых образовывались галактики, скапливались в участках, где плотность темной материи была максимальна.

               В рамках обзора KiDS астрономы получают данные о южном небе в оптическом и инфракрасном диапазоне. Основным источником является широкоугольный телескоп VST (VLT Survey Telescope), расположенный на севере Чили. Его строительство началось в 1997 году, а первые снимки удалось получить в июне 2011 года.

_{http://www.eso.org/public/russia/news/eso1528/}

_{https://nplus1.ru/news/2015/07/10/dark-matter-survey}

Глава 11-10-4

Астрономы построили самые детальные карты распределения темной материи

Март 2017

Астрономы построили самую детальную на сегодняшний день карту распределения темной материи в скоплениях галактик. Работа исследователей опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, с препринтом можно ознакомиться на сайте ArXiv.

               Согласно современной космологической модели, наша Вселенная заполнена огромным количеством темной материи, которую нельзя увидеть напрямую с помощью телескопов. Тем не менее, на ее существование указывают некоторые процессы, например движение звезд в галактиках или гравитационное микролинзирование. Так, исследования показывают, что скорость вращения звезд вокруг галактического центра практически не меняется по мере удаления от него (хотя, по идее, она должна бы снижаться), а слабое гравитационное линзирование множества галактик, то есть искажение далеких источников света массивным объектом, расположенным между ним и наблюдателем, выражено гораздо отчетливее, чем должно быть по расчетам, принимающим во внимание только массу звезд, пыли и газа. Обе эти «аномалии» лучше всего объясняются присутствием темной материи — некоторого компонента, способного гравитационно взаимодействовать с другими объектами.

               Гравитационные эффекты также позволяют астрономам изучать, как распределяется «невидимое вещество» во Вселенной. Опираясь на них, авторы новой работы создали карту распределения темной материи в трех скоплениях галактик.

               Астрономы в рамках проекта Frontier Fields наблюдали с помощью телескопа Hubble за скоплениями Abell 2744 (красное смещение 0,308), MACSJ 0416 (красное смещение 0.396), и MACSJ 1149 (красное смещение 0.543). Большая масса этих объектов позволяет им действовать как гравитационные линзы, искажая прямолинейный ход лучей света и увеличивая видимые размеры тел за ними. Исследователи изучили искажение изображений десятков галактик, которые лежали за скоплениями, и на основе этого рассчитали распределение вещества в самих линзах.

_{nplus1.ru, 3 марта 2017, Кристина Уласович}

_{https://nplus1.ru/news/2017/03/03/dark-matter-mapping}

_{Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017}

_{https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/doi/10.1093/mnras/stw3385/2970349/Mapping-substructure-in-the-HST-Frontier-Fields?redirectedFrom=fulltext}

Глава 11-10-5

Космологи создают новую карту движения темной материи

Июль 2017

При помощи методов современного компьютерного моделирования эта исследовательская группа впервые преобразовала карту распределения галактик во Вселенной в подробные карты потоков материи и скоростей. Исследование опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

               Главный автор новой работы доктор Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета, Великобритания, говорит: «Темная материя представляет собой субстанцию неизвестной природы, которая, как сегодня считают ученые, составляет 80 процентов от общей массы Вселенной. Так как она не излучает свет и никак не реагирует на него, то распределение и эволюция этого вида материи не поддаются прямым наблюдениям и могут быть изучены лишь по косвенным признакам».

               Исследователи использовали в своей работе данные, собранные при помощи Слоуновского цифрового обзора неба в период с 2000 по 2008 гг. В рамках этого обзора неба были получены глубокие изображения одной пятой части неба и сняты спектры более чем 900000 галактик.

               Исследователи использовали в своей работе математические инструменты анализа фазового пространства и результаты, полученные в предыдущем исследовании этих авторов, проведенном в 2015 г., в рамках которого были воссозданы первичные условия в ближней части Вселенной.

               Эти новые карты темной материи охватывают участок Северного неба размером 600 мегапарсек.

_{astronews.ru, 26 июля 2017}

_{Журнал Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2017}

_{Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета}

Глава  11-10-6

Ученые создали новую трехмерную карту распределения темной материи 

Сентябрь 2018

Международная группа исследователей представила самую детальную трехмерную карту распределения материи во Вселенной, а также повысила точность ограничений для темной энергии при помощи камеры Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru. Карта позволила астрономам измерить гравитационное искажение изображений примерно 10 миллионов галактик. Результаты исследования опубликованы на сайте препринтов arXiv.org.

               Телескоп Subaru позволил ученым рассмотреть галактики еще подробнее и «глубже», чем это удавалось в ходе аналогичных исследований. Например, Dark Energy Survey анализирует намного больший участок неба с той же точностью, что и HSC, но изучает только ближайшую к нам Вселенную. HSC изучает более узкий участок, но «смотрит» дальше, что позволило исследователям увидеть более тусклые галактики и создать максимально точную карту распределения темной материи.

               Ученые сравнили свою карту с флуктуациями, предсказанными наблюдениями реликтового излучения с аппарата «Планк». Результаты, полученные HSC, были несколько ниже, но в целом соответствовали результатам «Планка». Тот факт, что и HSC, и другие исследования слабого линзирования получают более низкие результаты, чем «Планк», рождает вопросы о том, действительно ли темная энергия ведет себя как космологическая постоянная Эйнштейна.