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

Глава 11-10-4

Астрономы построили самые детальные карты распределения темной материи

Март 2017

Астрономы построили самую детальную на сегодняшний день карту распределения темной материи в скоплениях галактик. Работа исследователей опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, с препринтом можно ознакомиться на сайте ArXiv.

Рис. Трехмерная карта распределения темной материи в скоплении Abell 2744 

Priyamvada Natarajan et al / MNRAS, 2017

               Согласно современной космологической модели, наша Вселенная заполнена огромным количеством темной материи, которую нельзя увидеть напрямую с помощью телескопов. Тем не менее, на ее существование указывают некоторые процессы, например движение звезд в галактиках или гравитационное микролинзирование. Так, исследования показывают, что скорость вращения звезд вокруг галактического центра практически не меняется по мере удаления от него (хотя, по идее, она должна бы снижаться), а слабое гравитационное линзирование множества галактик, то есть искажение далеких источников света массивным объектом, расположенным между ним и наблюдателем, выражено гораздо отчетливее, чем должно быть по расчетам, принимающим во внимание только массу звезд, пыли и газа. Обе эти «аномалии» лучше всего объясняются присутствием темной материи — некоторого компонента, способного гравитационно взаимодействовать с другими объектами.

               Гравитационные эффекты также позволяют астрономам изучать, как распределяется «невидимое вещество» во Вселенной. Опираясь на них, авторы новой работы создали карту распределения темной материи в трех скоплениях галактик.

               Астрономы в рамках проекта Frontier Fields наблюдали с помощью телескопа Hubble за скоплениями Abell 2744 (красное смещение 0,308), MACSJ 0416 (красное смещение 0.396), и MACSJ 1149 (красное смещение 0.543). Большая масса этих объектов позволяет им действовать как гравитационные линзы, искажая прямолинейный ход лучей света и увеличивая видимые размеры тел за ними. Исследователи изучили искажение изображений десятков галактик, которые лежали за скоплениями, и на основе этого рассчитали распределение вещества в самих линзах.

nplus1.ru, 3 марта 2017, Кристина Уласович

https://nplus1.ru/news/2017/03/03/dark-matter-mapping

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017

https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/doi/10.1093/mnras/stw3385/2970349/Mapping-substructure-in-the-HST-Frontier-Fields?redirectedFrom=fulltext

Глава 11-10-5

Космологи создают новую карту движения темной материи

Июль 2017

При помощи методов современного компьютерного моделирования эта исследовательская группа впервые преобразовала карту распределения галактик во Вселенной в подробные карты потоков материи и скоростей. Исследование опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

               Главный автор новой работы доктор Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета, Великобритания, говорит: «Темная материя представляет собой субстанцию неизвестной природы, которая, как сегодня считают ученые, составляет 80 процентов от общей массы Вселенной. Так как она не излучает свет и никак не реагирует на него, то распределение и эволюция этого вида материи не поддаются прямым наблюдениям и могут быть изучены лишь по косвенным признакам».

               Исследователи использовали в своей работе данные, собранные при помощи Слоуновского цифрового обзора неба в период с 2000 по 2008 гг. В рамках этого обзора неба были получены глубокие изображения одной пятой части неба и сняты спектры более чем 900000 галактик.

               Исследователи использовали в своей работе математические инструменты анализа фазового пространства и результаты, полученные в предыдущем исследовании этих авторов, проведенном в 2015 г., в рамках которого были воссозданы первичные условия в ближней части Вселенной.

               Эти новые карты темной материи охватывают участок Северного неба размером 600 мегапарсек.

Рис. Карта потоков материи и скоростей

astronews.ru, 26 июля 2017

Журнал Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2017

Флорент Леклер (Florent Leclercq) из Института космологи и гравитации Портсмутского университета

Глава  11-10-6

Ученые создали новую трехмерную карту распределения темной материи 

Сентябрь 2018

Международная группа исследователей представила самую детальную трехмерную карту распределения материи во Вселенной, а также повысила точность ограничений для темной энергии при помощи камеры Hyper Suprime-Cam на телескопе Subaru. Карта позволила астрономам измерить гравитационное искажение изображений примерно 10 миллионов галактик. Результаты исследования опубликованы на сайте препринтов arXiv.org.

Рис. Сравнение карт распределения вещества по данным HSC (слева) и «Планка» (справа) / © UTokyo

               Телескоп Subaru позволил ученым рассмотреть галактики еще подробнее и «глубже», чем это удавалось в ходе аналогичных исследований. Например, Dark Energy Survey анализирует намного больший участок неба с той же точностью, что и HSC, но изучает только ближайшую к нам Вселенную. HSC изучает более узкий участок, но «смотрит» дальше, что позволило исследователям увидеть более тусклые галактики и создать максимально точную карту распределения темной материи.

               Ученые сравнили свою карту с флуктуациями, предсказанными наблюдениями реликтового излучения с аппарата «Планк». Результаты, полученные HSC, были несколько ниже, но в целом соответствовали результатам «Планка». Тот факт, что и HSC, и другие исследования слабого линзирования получают более низкие результаты, чем «Планк», рождает вопросы о том, действительно ли темная энергия ведет себя как космологическая постоянная Эйнштейна.

               «Наша карта предоставляет нам самую подробную картину того, сколько во Вселенной темной энергии. Она больше рассказывает о ее свойствах и о том, как та ускоряет расширение Вселенной, — рассказывает Рэйчел Мандельбаум из Университета Карнеги — Меллон. — HSC дополняет другие исследования. Совмещение данных разных проектов станет мощным инструментом при изучении природы темной материи и темной энергии».

               Данные и результаты ученые получили в течение первого года наблюдений на HSC. В целом исследование HSC соберет информацию за пять лет исследований. Астрономы также изучат эволюцию галактик и массивных галактических кластеров на протяжении космического времени, измеряя такие объекты, как сверхновые и даже Млечный Путь.

naked-science.ru, 27 сентября 2018

https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-sozdali-novuyu-trehmernuyu

Препринт на arxiv.org

https://arxiv.org/abs/1809.09148

Глава 11-10-7

Разработана новая карта темной материи, способная изменить понимание физики 

Февраль 2019

Ученые создали новую карту, в которой отобразили, как увеличилось количество темной материи за время существования Вселенной. Они утверждают, что полученные данные могут перевернуть современное понимание физики. Совмещение Теории относительности Эйнштейна с одним из самых мощных в мире телескопов помогло международной команде исследователей измерить, где и как во Вселенной образуются структуры темной материи. Их анализ предполагает, что космические