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

Глава 11-8-6

Связь темной материи и нейтрино не подтвердилась

Март 2020

Новые данные вывели стерильное нейтрино из списка кандидатов на роль частиц загадочной темной материи. Статья, опубликована в журнале Science

 Рис. Гало темной материи вокруг центра Млечного Пути / ©Christopher Dessert, Nicholas Rodd, Benjamin Safdi, Zosia Rostomian, Fermi Large Area Telescope

Большая часть массы космоса составляет темная материя. Невидимая ни в один телескоп, она проявляется лишь гравитационным влиянием на звезды, газовые облака и другие объекты, состоящие из обычных элементарных частиц. Темная материя удерживает вместе галактики, но из каких частиц сложена она сама, до сих пор не известно. Различные теоретические модели дают разные предсказания, и подтвердить какое-либо из них пока не удается. Одним из таких кандидатов выступает особый четвертый тип нейтрино — стерильное.

               Тогда его неуловимость вполне понятна: вспомним, что нейтрино практически не взаимодействует с обычной материей и свободно пролетает сквозь наши тела, сквозь Землю и Солнце. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр их пролетают десятки миллионов, однако даже специальным нейтринным обсерваториям, заполненным десятками тысяч тонн сверхчистой воды, удается зарегистрировать лишь несколько частиц за год.

               О возможной связи между стерильным нейтрино и темной материей особенно активно заговорили в последние годы, когда наблюдения космических рентгеновских телескопов XMM-Newton и Chandra обнаружили, что соседние скопления галактик испускают фотоны с энергиями 3,5 КэВ. Теоретически их могут создавать стерильные нейтрино массой 7,1 КэВ: превращаясь в нейтрино других сортов в процессе осцилляций, они должны испускать рентгеновский фотон.

               Новой проверке эта гипотеза подверглась в работе Бенджамина Сафди (Benjamin Safdi) и его коллег из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли. В новой статье, опубликованной в журнале Science, они снова обратились к данным зонда XMM-Newton. Однако на этот раз, вместо того чтобы анализировать излучение далеких звезд и галактик, астрономы сконцентрировались на излучении пустых участков между ними.

               Идея состояла в том, что если стерильные нейтрино — и есть темная материя, то они заполняют нашу Галактику даже там, где нет никаких звезд. Поэтому фотоны на 3,5 Кэ*В, образованные распадом частиц «темного гало», должны регистрироваться и в пустотах. Однако изучение более чем 4000 снимков, полученных XMM-Newton начиная с 1999 года, ничего не дало. Возможно, эти частицы в далеких галактиках создаются не стерильными нейтрино, а вполне обычными частицами, в ходе пока не установленных процессов.

               Сторонники «гипотезы стерильного нейтрино» не согласны с такими выводами — да и с результатами команды Сафди. Так, Алексей Боярский из Лейденского университета сообщил, что аналогичную работу с «пустотами» провела его группа, действительно зарегистрировав ожидаемый поток фотонов с энергиями 3,5 Кэ*В. Разные подходы к обработке данных дали совершенно разные результаты — и дискуссия вокруг стерильных нейтрино еще, видимо, далека от завершения.

naked-science.ru, 27 марта 2020, Сергей Васильев

https://naked-science.ru/article/astronomy/svyaz-temnoj-materii-i-nejtrino-ne-podtverdilas

Журнал Science, 2020

Бенджамин Сафди (Benjamin Safdi) и др. Мичиганский университет и Калифорнийский университет в Беркли.

https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaw3772

Часть 11-9

NGC 1052-DF2 и другие галактики без темной материи  

Содержание

(том – часть – глава)

11-9-1. Обнаружена галактика без темной материи

NGC 1052-DF2

11-9-2. Найдена вторая галактика без темной материи

NGC 1052-DF4

11-9-3. Астрономы разгадали тайну галактики, в которой, как предполагалось, нет темной материи

11-9-4. Новая модель темной материи объяснила ее нехватку в паре далеких галактик

NGC 1052-DF2 и 4

11-9-5. Нехватку темной материи в далекой галактике объяснили влиянием массивной соседки 

NGC 1052-DF2 и 4

11-9-6. Данные, собранные «Хабблом», подтверждают недостаток темной материи в галактиках

NGC 1052-DF2 и 4

11-9-7. Древнее столкновение оставило цепочку галактик без темной материи

Глава 11-9-1

Обнаружена галактика без темной материи

Март 2018

Считается, что темная материя доминирует во всех галактиках и больших скоплениях, однако астрономы обнаружили галактику, целиком состоящую из обычных звезд. Статья опубликована в журнале Nature

 Рис. Ультрадиффузная галактика NGC 1052-DF2, снятая телескопом Hubble / ©Pieter van Dokkum, NASA, ESA / Автор: Plinia Abito

               В нашем мире темной материи в разы больше обычной, из которой сложены звезды, планеты и мы сами. Считается, что она играет определяющую роль в образовании и эволюции крупномасштабных структур Вселенной, галактик и их скоплений. Здесь ее гравитация доминирует, определяя жизнь газовых облаков и звезд. Более того, предполагают существование «темных галактик», вовсе лишенных обычного вещества и звезд. Известны и кандидаты: к примеру, галактика Dragonfly 44, открытая три года назад, состоит из темной материи на 99,99 процента.

               Тем неожиданней недавняя находка астрономов из Йельского университета, о которой они сообщают в журнале Nature: галактика, практически лишенная темной материи. Наблюдать NGC 1052-DF2 удалось с помощью телескопа Dragonfly Telephoto Array, сконструированного профессором Питером ван Доккумом (Pieter van Dokkum) совместно с коллегами из Канады. Даже внешне она выделяется на общем фоне. По словам ученых, впервые рассмотревших все детали структуры, она «прозрачна» и выглядит как крайне разреженное небольшое скопление, в котором изредка встречаются компактные немногочисленные группы звезд.

               Более мощные телескопы гавайской обсерватории W. M. Keck позволили установить скорости движения десятка таких скоплений в NGC 1052-DF2. Они также оказались в несколько раз меньше обычной — менее 10 км/с. Наконец, астрономы оценили массу галактики, практически совпавшую с массой всех ее звезд: «Если там и есть темная материя, то ее крайне мало», — объясняет Ван Доккум. 

               Ученый добавляет: «Эта невидимая таинственная материя является важнейшим компонентом любой галактики. Было крайне неожиданно найти галактику без нее. Это заставляет заново взглянуть на обычные представления об устройстве галактик и показывает, что темная материя реальна. Она ведет собственное существование. Можно предположить, что существует не только один  механизм формирования галактик».

Naked Science, 29 марта 2018 

https://naked-science.ru/article/sci/obnaruzhena-galaktika-bez-temnoy

Журнал Nature, 2018

Питер Ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского университета

https://www.nature.com/articles/nature25767

Глава 11-9-2

Найдена вторая галактика без темной материи  

Март 2019

Астрономы подтвердили почти полное отсутствие темной материи в галактике NGC 1052-DF2 и нашли рядом с ней похожую — NGC 1052-DF4. Данные