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

               Вследствие искривления пространства видимая материя галактики и невидимая темная материя создают четыре линзированных изображения далекого квазара. Часто в подобных случаях наблюдаются аномалии в распределении сигнала от разных изображений, приводящих к существенным отклонениям наблюдательных данных от теоретических прогнозов. Эти отклонения обычно объясняют наличием дополнительного небольшого гало темной материи, имеющего умеренную массу и находящегося либо возле основного гало галактики, либо в межгалактическом пространстве.

               Различные модели темной материи по-разному описывают и флуктуации в распределении подобных сгустков во Вселенной. Наиболее точно гравитационные эффекты невидимой материи на масштабах более трех миллионов световых лет описывает модель холодной темной материи (CDM). Для более точного и детального описания необходимо выяснить, можно ли введением флуктуирующего распределения темной материи в межгалактическом пространстве объяснить наблюдаемые аномалии в линзирующих изображениях.

               Проблема заключается в том, что для оценки масштабов флуктуаций необходимо измерить астрометрические сдвиги сигналов от линзированных изображений, вызванных ими. Обычно это едва уловимые эффекты, которые с уверенностью можно наблюдать лишь в случаях сильного гравитационного линзирования, как в случае MG J0414+0534. Для изучения изображений квазара, созданных массивной галактической линзой, японские исследователи использовали комплекс радиотелескопов ALMA и новый метод анализа данных.

               Наблюдения с помощью антенной решетки со сверхдлинной базой (VLBA) позволили ученым разрешить мелкомасштабную структуру флуктуаций межгалактической темной материи с детализацией, позволяющей различать объекты в 30 тысяч световых лет и менее (что, например, втрое меньше ширины Млечного Пути). Новые измерения не только согласуются с предсказаниями CDM, но и позволяют заметно расширить область применимости этой модели.

               Авторы работы предположили, что найденные ими с помощью гравилинзирования флуктуации в распределении темной материи объясняются небольшими «субгало» темной материи, которые находятся вне больших галактик. Стоит отметить, что небольшие, компактные источники гравитационного линзирования предлагает и другая модель темной материи, согласно которой она состоит из шаровых скоплений черных дыр.

naked-science, 8 сентября 2023, Даниил Сухинов

https://naked-science.ru/article/astronomy/temnye-galo

The Astrophysical Journal, сентябрь 2023

ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aceb5f

Часть 11-7

Рыхлая темная материя и филаменты 

Содержание

(том – часть – глава)

11-7-1. Галактическая нить (филамены)

11-7-2. ALMA обнаружила гнездо молодых галактик в паутине темной материи

11-7-3. Астрономы делают первый «снимок» сети из темной материи, связывающей галактики

11-7-4. Темная материя может оказаться «рыхлой»

11-7-5. Ученые проливают новый свет на темную материю

11-7-6. Филаменты помогут классифицировать темную материю

11-7-7. Возможно, обнаружена «недостающая» материя Вселенной

11-7-8. Исследование столкновения скоплений галактик пролило свет на тайну «потерявшейся» материи

Глава 11-7-1

Галактическая нить (филамены) 

Галактическая нить (филамены), волокно (англ. filament — нить, волокно) — крупнейшие наблюдаемые космические структуры во Вселенной в форме нитей из галактик со средней длиной в 50—80 мегапарсек (163—260 млн св. лет), лежащие между войдами (большими пустотами). Нити и войды могут формировать «великие стены» — относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений. Галактические нити заполнены очень горячим (миллионы и десятки миллионов градусов) и очень разреженным (от 1 до 10 атомов на м3) газом[1].

Возможная природа

По стандартной модели эволюции Вселенной галактические нити формируются и следуют вдоль сетевидных потоков тёмной материи. Предполагается, что эта тёмная материя ответственна за макроструктуру вселенной. Тёмная материя гравитационно притягивает барионную материю, и эту обычную материю астрономы наблюдают в виде стен и нитей из галактических сверхскоплений.

Открытия гиперскоплений — групп сверхскоплений — начались в 1980-х годах. В 1987 году астроном Брент Талли из Гавайского университета идентифицировал структуру, которую он назвал Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита. В 1989 году была обнаружена Великая стена CfA2, а в 2003 году учёные открыли Великую стену Слоуна. В 2013 году были открыты Громадная группа квазаров и Великая стена Геркулес — Северная Корона.

Глава 11-7-2

ALMA обнаружила гнездо молодых галактик в паутине темной материи 

Декабрь 2015

Японские астрономы под руководством Хидеки Умехата из Университета Токио обнаружили восемь молодых ярких миллиметровых галактик, расположенных в центре «паутины» из темной материи. В объектах наблюдается всплеск звездообразования — скорость возникновения новых звезд в них в сотни и тысячи раз превышает таковую в современной Вселенной. Работа опубликована в Astrophysical Journal Letters (препринт), кратко о находке сообщает пресс-релиз ALMA.

  Авторы исследовали протокластер SSA22 в созвездии Водолея. Для наблюдений ученые использовали телескоп ASTE и, впоследствии, ALMA — Атакамскую большую миллиметровую решетку. Первичные данные, полученные ASTE, показали, что в центре области может находиться огромная галактика, светящаяся в субмиллиметровом диапазоне. Это радиочастотное излучение соответствует тем звездным системам, в которых наблюдается интенсивное звездообразование. Но из-за небольшого разрешения радиотелескопа, определить, ответственна ли за такое свечение одна галактика или несколько было невозможно и астрономы обратились к ALMA. Массив радиотелескопов обладает на порядок большей чувствительностью и в 60 раз большим разрешением.

Рис. Нити космической паутины в протокластере SSA22

                            Исследование области в диапазоне 1,1 миллиметра показало, что внутри протокластера находятся восемь ярких галактик, находящихся на пике звездообразования. Анализ красного смещения для этих объектов показал, что свет от них идет около 11,5 миллиардов лет, к тому же все они расположены в ограниченной области пространства.

               Ранние исследования протокластера SSA22 с помощью телескопа Субару показали, что он обладает трехмерной структурой, которую можно объяснить существованием сложной сети из нитей темной материи внутри объекта. Новые обнаруженные галактики, по словам ученых, оказались точно в центре этой сети. Это подтверждает одну из гипотез о формировании ранних массивных галактик со вспышками звездообразования. Согласно ей, подобные системы могут возникать только в условиях высоких концентраций темной материи.

               Подтвердить эту гипотезу ранее было очень сложно — как правило, такие галактики окружены большими количествами пыли, которая поглощает большую долю видимого излучения. Радиотелескопы же, как правило, не способны различить столь удаленные объекты, — не хватает разрешения приборов.

nplus1, 7 декабря 2015, Владимир Королёв

https://nplus1.ru/news/2015/12/07/alma-monstrous-galaxies

Astrophysical Journal Letters Декабрь 2015

Хидеки Умехата из Университета Токио

http://arxiv.org/abs/1510.08861

Глава 11-7-3

Астрономы делают первый «снимок» сети