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

               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).

Рис. Синим цветом показан звездный поток Palomar 5, в котором наблюдаются два «разрыва». Зеленым цветом продемонстрирован целостный звездный поток, а красным — модель потока, который бы испытал влияние двух сгустков темной материи. University of Cambridge

               За несколько последних лет астрофизики пришли к своего рода консенсусу относительно обширных полей гамма-излучения, наблюдаемых близ центра Млечного пути – считается, что, вероятно, это излучение связано с частицами темной материи (ВИМПами), сталкивающимися друг с другом и с частицами нормальной материи. Однако в этом новом исследовании ученые сообщают об обнаружении другого возможного источника, который бросает тень сомнения на темную материю как возможную причину возникновения этого излучения.

               Исследователи изучили данные, собранные при помощи космической гамма-обсерватории Fermi («Ферми»), которая находится на орбите в течение всего последнего десятилетия. При анализе этих данных ученые обратили внимание на то, что распределение гамма-излучения повторяет распределение звезд в окрестностях центра Галактики – излучение оказалось распределено в форме буквы X, а не в форме сферы, как ожидалось, исходя из гипотезы, включающей темную материю. Моделируя возможные причины такого распределения излучения, команда пришла к выводу, что наблюдения лучше всего объясняются популяцией миллисекундных пульсаров (стремительно вращающихся нейтронных звезд) – их объединенное излучение могло сформировать тот самый сигнал, который изначально был приписан темной материи.

astronews. 14 марта 2018

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=10750

Журнал Nature Astronomy. 2018

Оскар Масиас Oscar Macias)

Глава 11-4-6

Физики предсказали «ураган» темной материи после столкновения Млечного Пути с другой галактикой

Ноябрь 2018

Физики из Испании и Великобритании показали, что поток звезд в окрестностях Солнечной системы, который возник в результате столкновения Млечного пути и карликовой галактики, должен сопровождаться «ураганом» темной материи, а затем оценили, можно ли почувствовать его с помощью детекторов темной материи. Оказалось, что сильнее всего «ураган» скажется на экспериментальных данных в том случае, если темная материя состоит из легких аксионов. Статья опубликована в Physical Review D, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

               В апреле прошлого года группа астрономов под руководством Сергея Копосова обнаружила, что звезды в окрестностях Солнечной системы движутся в сторону, противоположную направлению вращения нашей галактики. В то время как ожидаемая радиальная скорость «покоящейся» звезды в окрестностях Солнца составляет примерно 230 километров в секунду, средняя скорость звезд из открытого потока не превышает 115 километров в секунду. Кроме того, звезды из потока движутся под небольшим углом к плоскости галактики.

Рис. Схема Млечного Пути

Ученые проанализировали химический состав звезд, рассчитали их возраст и пришли к выводу, что этот поток — остатки карликовой галактики (массой порядка 10 миллиардов масс Солнца), которая врезалась в Млечный Путь около девяти миллиардов лет назад. Астрофизики не сомневаются, что основная масса галактики — темная материя. Следовательно, в результате столкновения с карликовой галактикой должен был возникнуть не только поток звезд, но и поток темной материи (авторы статьи называют его «ураганом»).

               Группа ученых под руководством Василия Белокурова подробно исследовала эту гипотезу, рассмотрев различные теории темной материи и способы ее непосредственного детектирования. Для описания темной материи исследователи использовали Стандартную модель гало (standard halo model, SHM).

               После общего теоретического анализа исследователи проверили конкретные сценарии, в которых можно заметить отклонения от распределения темной материи.

               Были рассмотрены три вида детекторов темной материи.

               1. Многотонные ксеноновые детекторы — основной тип, который используются в данный момент. В частности, к этому типу относятся детекторы XENON1T и PandaX-II. Такие детекторы могут отслеживать вимпы — слабо взаимодействующие частицы с массами более пяти масс протона. К сожалению, ксеноновые детекторы теряют информацию о направлении движения вимпа, а потому их сложно использовать для выделения потока темной материи от поглощенной галактики.

               2. Направленные детекторы темной материи. Такие детекторы регистрируют не только энергию столкновения вимпа и ядра, но и направления, в котором они разлетаются. Построить такой детектор очень сложно, и в настоящее время таких установок нет. Тем не менее, физики уже разработали несколько прототипов — например, детектор CYGNUS, который содержит от тысячи до 100 тысяч кубических метров газообразной смеси гелия и гексафторида серы. Предполагается, что по трекам частиц в этом детекторе можно будет оценить скорость и направление частиц темной материи.

               3. Наконец, физики рассмотрели модель аксионной темной материи, в которой частицы темной материи имеют очень маленькую массу (не больше одного миллиэлектронвольта). Для регистрации таких частиц ученые разработали галоскопы — «радио для темной материи». Расчеты ученых показывают, что в этой модели почувствовать поток темной материи проще всего. Во-первых, из-за него увеличивается дисперсия скорости аксионов, и чувствительность детектора резко возрастает. Во-вторых, если ученые действительно экспериментально зарегистрируют аксионы и измерят их массу, можно будет рассчитать скорость потока темной материи и сравнить ее скоростью потока звезд, измеренной независимо.

nplus1, 12 ноября 2018, Дмитрий Трунин

https://nplus1.ru/news/2018/11/12/dark-hurricane

Журнал Physical Review D, 2018

Киаран Эй Джей О'Хара  (Ciaran A. J. O'Hare), Василий Белокуров

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.98.103006

https://arxiv.org/abs/1807.09004

Глава