Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя - Владимир Анатольевич Моисеев

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.

Рис. Центр галактики Млечный Путь

                                         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 Astrophysical Journal, кратко о нем сообщает пресс-релиз JPL NASA.

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.

Рис. «Волосы» из темной материи.  NASA/JPL-Caltech

               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

Astrophysical Journal, 2015

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