Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя - Владимир Анатольевич Моисеев
Они напоминают нашу спиральную галактику, однако примерно в десять тысяч раз меньше её по размерам: спиральные мини-галактики, изученные научной командой под руководством Паоло Салуччи (Paolo Salucci), профессора Международной школы перспективных исследований (International School for Advanced Studies, SISSA), Италия, могут «открыть окно в новую физику, простирающуюся далеко за границы Стандартной модели и способную объяснить темную материю и темную энергию», как сказал Салуччи.
Рис. Карликовая галактика
Согласно этому исследованию для наблюдаемых спиральных мини-галактик наблюдается зависимость между структурой обычной материи и темной материи. «Если для данной массы нормальная материя в галактике плотно упакована, то же самое можно сказать и о находящейся в ней темной материи. Если нормальная материя распределена по галактике равномерно, то за ней следует и темная материя», объясняет Салуччи.
Согласно авторам работы этот эффект не может быть объяснен в рамках Стандартной модели физики элементарных частиц, а достоверность его наличия подтверждается большим числом проявлений: в исследовании было изучено 36 галактик – число, вполне достаточное для статистического исследования.
Astronews.ru, 16 декабря 2016
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2016
Паоло Салуччи (Paolo Salucci), профессор Международной школы перспективных исследований (International School for Advanced Studies, SISSA), Италия
Глава 11-8-4
О взаимодействии темной материи с нормальной материей
Июль 2018
Международная команда ученых наложила новые ограничения на взаимодействие между темной материей и нормальной материей – ограничения, которые могут помочь идентифицировать неуловимые частицы темной материи.
По определению темной материи, ее частицы не взаимодействуют с нормальной материей только гравитационно, но взаимодействуют ли гипотетические частицы темной материи между собой? В настоящее время одними из наиболее вероятных кандидатов на роль частиц темной материи являются так называемые слабо взаимодействующие массивные частицы (ВИМПы).
В соответствующей теории частица, посредством которой осуществляется взаимодействие ВИМПов темной материи с частицами нормальной материи должна иметь массу порядка 100-1000 масс частицы темной материи, однако астрофизические наблюдения не подтверждают этого теоретического вывода, рассказал главный автор нового исследования (Hai-Bo Yu) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США.
Ю и его команда придерживаются альтернативной точки зрения, называемой теорией самовзаимодействующей темной материи. Согласно этой теории, частица-медиатор имеет массу всего лишь порядка 0,001 массы частицы темной материи – и эти данные подтверждаются астрофизическими наблюдениями на масштабах от карликовых галактик до скоплений галактик, рассказывает Ю.
В своей новой работе Ю и его коллеги налагают новые, строгие ограничения на силу взаимодействия между темной материей и видимой материей, осуществляемого при помощи легкой частицы-медиатора. Эти результаты помогут подтвердить справедливость положений теории самовзаимодействующей темной материи, когда будет обнаружена частица темной материи в ходе экспериментов с жидким ксеноном под названием PandaX-II, анализом данных которых в настоящее время занимается команда Ю.
Astronews.ru, 16.07.2018
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=11070
Хай-Бо Ю (Hai-Bo Yu) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США.
Глава 11-8-5
Нечто: на Земле поймали сигнал от темной материи
Декабрь 2017
В 2014 году научная группа во главе с Эзрой Булбуль (Esra Bulbul) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже обнаружила странное явление. В рентгеновском излучении скопления галактик, известного как скопление Персея, наблюдалась спектральная линия излучения с энергией 3,5 килоэлектронвольт. Результат был получен с помощью инструментов телескопов XMM-Newton и Chandra. Та же линия обнаружилась в излучении 73 других скоплений галактик, зарегистрированном телескопом XMM-Newton.
Буквально через неделю после публикации этого результата другая группа во главе с Алексеем Боярским (Alexey Boyarsky) из Лейденского университета в Нидерландах сообщила о наблюдении этой же линии в излучении галактики M31 и окраины скопления Персея на том же инструменте XMM-Newton.
Ни один известный астрофизический процесс не приводит к образованию такой линии. Поэтому астрономы предположили, что имеют дело с излучением загадочной тёмной материи.
Рис. Изображение скопления Персея, откуда пришёл загадочный сигнал.
Иллюстрация NASA/CXO/Fabian et al.; Gendron-Marsolais et al.; NRAO/AUI/NSF; NASA, SDSS.
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
