Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя - Владимир Анатольевич Моисеев
Июнь 2021
Новые наблюдения за галактикой в созвездии Кита показали, что там есть звезды, но нет темной материи. Это тревожащий вывод, ведь ранее считали, что без нее никакие галактики не возникают. Открытие опрокидывает целый класс физических теорий, пытавшихся указать на «переменчивость» законов тяготения. Похоже, ближе к истине оказалась гипотеза, согласно которой темная материя состоит из экзотических скоплений черных дыр. Интересно, что если все так, то казавшаяся неизбежной будущая гибель нашей Вселенной может и не состояться.
Впервые астрономы из Йельского университета заподозрили, что с галактикой NGC 1052-DF2 что-то не так, еще в 2018 году. Тогда снимки «Хаббла» показали, что масса обычной материи — звезд и газа — совпадает с массой галактики в целом, расхождение не превышало нескольких процентов. Последнюю определяют по воздействию ее тяготения на скорость движения ее же звезд, поэтому практически всегда можно выяснить, есть ли там темная материя.
Открытие вызвало недоверие, поскольку выглядело невероятным. Поясним: по современным представлениям, галактики и звезды в них вообще не могли бы возникнуть без гало темной материи, в которое погружена, как считалась, каждая галактика Вселенной. Дело в том, что масса темной материи в разы больше, чем обычной, и именно она в основном и притягивала молекулы вещества в ту или иную галактику на этапе ее возникновения. Выходит, галактик без темной материи просто не должно быть.
Некоторые ученые предположили, что открытие основано на переоценке расстояния до NGC 1052-DF2. Если она ближе, чем кажется астрономам, оценки компонентов ее масс «плывут», «возвращая» темную материю внутрь галактики. Появилась работа, оценившая расстояние до нее всего в 42 миллиона световых лет, а не в 65 миллионов, как в исходной работе Йельского университета. Тогда она «выглядела» вполне нормальной, с разумной долей темной материи.
Совсем недавно другая группа астрономов попробовала проверить эту гипотезу и особо точно определить расстояние до NGC 1052-DF2. Для этого они использовали снимок красного сверхгиганта на окраине этой галактики, сделанный «Хабблом». Красные сверхгиганты на определенных стадиях эволюции имеют практически одинаковые светимости вне зависимости от массы. Поэтому из абсолютной светимости, наблюдаемой в земные телескопы, легко выяснить расстояние до такой звезды — и, конечно, ее галактики.
Оказалось, ошибка была — вот только не в ту сторону, что все ожидали. Расстояние до нее составило 72 миллиона световых лет, а не 65 миллионов, как считалось ранее. Значит, доля темной материи там еще ниже, чем те несколько процентов, что подозревали до сих пор. В ней как минимум в 400 раз меньше темной материи, чем должно быть, исходя из массы ее обычной материи. Интересно, что в прошлом году подобные оценки были получены для другой галактики в том же секторе — NGC 1052-DF4. Исходно они возникли в одном месте, но затем пути разошлись — и сейчас между ними 6,5 миллиона световых лет.
naked-science.ru, 26 июня 2021, Александр Березин
https://naked-science.ru/article/astronomy/darkmatterisnowimp?utm_source=inarticle&utm_medium=inarticle&utm_campaign=inarticle
Глава 11-19-9
«Светлые» и «темные» галактики: две стороны одного удара. Интервью с Николаем Горькавым
Июнь 2021
Николай Горькавый прокомментировал эту непростую ситуацию. Как он считает, стоит прежде всего задуматься, есть ли другие «аномальные» в плане темной материи галактики? Он напоминает, что известны и такие, где темной материи, напротив, намного больше, чем должно быть. Например, известная галактика Стрекоза-44 в скоплении Волос Вероники.
Это исключительное образование имеет массу в 160 миллиардов масс Солнца — на порядок больше, чем у Млечного Пути, где живем мы. Вот только светимость Стрекозы-44 в 100 раз ниже, чем у нашей Галактики — то есть обычной массы там порядка на два меньше. Выходит, она насыщеннее темной материей, чем та галактика, где находимся мы, — как минимум в сотни раз.
Как отмечает Горькавый, весьма вероятно, что разреженные галактики без темной материи — просто обратная сторона того же процесса, который создает разреженные галактики типа Dragofly 44, где темной материи, наоборот, очень много, а звезд мало.
Когда две обычные галактики, продолжает ученый, сталкиваются, обычная и темная материи в них должны вести себя по-разному. Газовые облака (обычная материя) эффективно тормозят друг друга взаимодействием молекул газа. В итоге они «слипаются» и создают примерно сферическое итоговое газовое облако, из которого потом «вырастут» звезды.
А вот два гало из темной материи обеих исходных галактик — совсем другая история. Они так слабо взаимодействуют с обычным веществом (только тяготением), что без особых помех пролетают место межгалактического столкновения и движутся дальше.
На месте удара остается «светлая» галактика типа NGC 1052-DF2 — с газом и возникающими из него звездами, но почти без темной материи. В сторону от этого района улетают «темные галактики» типа Dragofly 44. Как отмечает физик, эффект разделения темной материи и газа уже был зафиксирован ранее в скоплении Пуля, свет от которой шел до нас 3,7 миллиарда лет.
Почему это вообще важно? Дело в том, что современная космология проходит через тяжелый кризис: с одной стороны, без темной материи объяснить наблюдаемую Вселенную нельзя, а с другой — найти эту темную материю не удается. Причем не удается десятки лет подряд — ни на Большом адронном коллайдере, ни наблюдениями за космосом. Нет никакой частицы, в которую можно было бы ткнуть и сказать: вот она, частица темной материи. Более того, как мы уже писали, даже если бы она нашлась, объяснить с ее помощью все особенности поведения темной материи нельзя. Просто потому, что существующие данные о частицах и их свойствах исключают наличие таких частиц темной материи, которые могли бы объяснить ее всю. Оценки массы ТМ астрономами столь велики, что физика частиц просто не позволяет объяснить ее теми частицами, существование которых в принципе возможно — хотя бы с чисто теоретической точки зрения.
И на этом проблемы только начинаются. Темной материи, по расчетам, вчетверо больше, чем обычной, а значит, гало должны быть такими массивными, что обеспечат каждой галактике множество мелких галактик-спутников, удерживаемых гало из темной материи. Например, у Млечного Пути их должны быть сотни. На практике таковых всего несколько десятков. Аналогичная картина — в других местах. Куда делись галактики-спутники? Вдобавок в целом ряде случаев они и вращаются в одной плоскости, почти как спутники планет. Но гало темной материи, по расчетам, неизбежно должно быть шарообразным: следовательно, его тяготение должно удерживать галактики-спутники
