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

nplus1.ru, 4 декабря 2017, Дмитрий Трунин

https://nplus1.ru/news/2017/12/04/black-waves

Журнал Physical Review Letters. 2017

Саввас Кушиаппас (Savvas M Koushiappas) и Абрахам Лёб (Abraham Loeb)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.221104

Глава 11-18-3

Темная материя может состоять из первичных черных дыр

Апрель 2018

Одна из версий происхождения темной материи связывает ее с первичными черными дырами, возникшими в ранней Вселенной в результате космической инфляции или прямого коллапса первичного газа. ОпубликовановжурналеMonthly Notices of the Royal Astronomical Society.

               Астрономы во главе с Киронгом Чжу (Qirong Zhu) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, попытались проверить эту гипотезу, используя в качестве критерия проверки распределение плотности в гало галактик. Согласно команде Чжу, в том случае если гало галактик состоят из первичных черных дыр, распределение плотности в них будет отличаться от распределения плотности в гало галактик, состоящих из экзотических частиц.

               Исследователи считают, что в качестве объектов таких наблюдений следует выбирать тусклые карликовые галактик, поскольку для них эти эффекты изменения распределения плотности будут выражены в наибольшей степени. С помощью компьютерного моделирования авторы проверили, могут ли карликовые галактики помочь обнаружить присутствие первичных черных дыр – и пришли к утвердительному выводу. Согласно авторам взаимодействия между звездами и первичными черными дырами гало могут изменить распределение звезд в них.

Astronews, 21 апреля 2018

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Киронг Чжу (Qirong Zhu) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США

Глава 11-18-4

Тусклые карликовые галактики ограничили массу первичных черных дыр в темной материи

Апрель 2018

Группа астрофизиков, включая ученого из России, смоделировала эволюцию ультратусклых карликовых галактик при условии, что окружающая их темная материя состоит из первичных черных дыр. Это позволило ограничить массу таких черных дыр диапазоном от 2 до 14 масс Солнца и подтвердить, что распределение темной материи в этом случае не противоречит наблюдаемым кривым вращения галактик. Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

               Экспериментальных доказательств существования темной материи  до сих пор не найдено. Одним из самых интересных кандидатов на роль темной материи служат первичные черные дыры (primordial black holes), возникшие на ранних этапах жизни Вселенной, когда никаких звезд еще не было. Различные экспериментальные и теоретические исследования показали, что вклад в темную материю могут давать только черные дыры определенной массы, однако первичные черные дыры до сих пор не исключили.

               Первичные черные дыры выгодно отличаются от остальных кандидатов на роль темной материи тем, что позволяют разрешить проблему каспо (cuspy halo problem). Она состоит в том, что компьютерные модели эволюции галактик обещают резкий рост плотности темной материи вблизи ее центра (острый пик, cusp), тогда как наблюдаемые в реальности кривые вращения указывают скорее на постоянное распределение (то есть ядро, core). Модели, где темная материя состоит из первичных черных дыр, таких пиков не дает. Кроме того, движение звезд внутри галактики, окруженной первичными черными дырами, немного отличается от движения звезд в других моделях темной материи. Считается, что наиболее заметны эти отличия будут в ультратусклых карликовых галактиках, имеющих светимость порядка тысячи светимостей Солнца.

               Цижун Чжу (Qirong Zhu) из Гарвардского университета, Евгений Васильев из ФИАНа, а также Юэсин Ли (Yuexing Li) и Ипэн Цзин (Yipeng Jing) из университета Шанхая численно смоделировали эволюцию таких ультратусклых галактик в предположении, что окружающая их темная материя состоит из первичных черных дыр, и определили допустимые значения масс черных дыр.

               Оказалось, что изначально острый пик распределения массы темной материи сравнительно быстро (в течение 0,1 миллиарда лет) сглаживается из-за взаимодействия черных дыр, и около центра галактики плотность темной материи выходит на постоянный уровень. Конечная плотность темной материи в центральном ядре составляет около одной-двух масс солнца на кубический парсек, в то время как плотность обычного барионного вещества примерно на два порядка меньше. При этом суммарной массы темной материи едва хватает, чтобы ультратусклая галактика начала формироваться. Из расчетов следует, что масса первичных черных дыр, составляющих темную материю лежит в диапазоне от 2 до 14 масс Солнца, что совпадает с другими теоретическими оценками.

nplus1.ru, 23 апреля 2018 Дмитрий Трунин

https://nplus1.ru/news/2018/04/23/PBH-DM

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018

Цижун Чжу (Qirong Zhu) из Гарвардского университета, Евгений Васильев из ФИАНа, а также Юэсин Ли (Yuexing Li) и Ипэн Цзин (Yipeng Jing) из университета Шанхая

https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/476/1/2/4797182?redirectedFrom=fulltext

https://arxiv.org/abs/1710.05032

Глава 11-18-5

Астрономы отвергли связь черных дыр и темной материи

Октябрь 2018

Одна из моделей связывает темную материю с гравитацией незаметных для нас черных дыр, но наблюдения далеких сверхновых позволяют усомниться в этой гипотезе. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

©Wikipedia / Автор: Lampronia Auxilius

Расчеты показывают, что львиная масса Вселенной приходится на невидимую темную материю, однако природа ее остается загадкой. Теоретические модели порой дают противоположные описания: одни говорят, что темная материя состоит из невероятно легких и слабовзаимодействующих частиц аксионов; другие связывают ее с массивными объектами звездных и галактических масштабов, которые состоят из обычных частиц барионной материи.

               Одними из главных кандидатов в такие МАСНО (Massive Astrophysical Compact Halo Object, «Массивный астрофизический компактный объект гало») выступают первичные черные дыры, образовавшиеся в молодой и сверхплотной Вселенной еще до появления звезд. Массивные и плотные, в соответствии с Общей теорией относительности, эти черные дыры должны создавать деформации пространства-времени. И если свет от далекого и достаточно мощного источника проходит в окрестностях такой гравитационной линзы, он будет деформироваться и усиливаться.

               Астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли Мигель Зумалакареджи (Miguel Zumalacárregui) и Урош Селяк (Uroš Seljak) рассмотрели, насколько часто гравитационные линзы искажают и усиливают свет далеких сверхновых, чтобы дать верхнюю оценку количества невидимых нам черных дыр и их возможного вклада в темную материю.

               Изучение данных по 740 ярчайшим сверхновым показало, что даже если черные дыры действительно вносят вклад в феномены, которые связывают с темной материей, то составляет он не более 40 процентов. По словам авторов, у них на руках уже есть и пока еще не опубликованные