Обнаруженная недостача темного вещества вредит современной космологии
Телескоп Вильяма Гершеля в Ла Пальме (Канарские острова, Испания). Фото с сайта www.nottingham.ac.uk
У астрофизиков, строящих теории темного вещества во Вселенной, вновь появились большие проблемы после того, как выяснилось, что три эллиптические галактики содержат, скорее всего, либо совсем небольшое количество темной материи, либо вовсе обходятся без этой загадочной субстанции. Группа ученых во главе с Аароном Романовским (Aaron Romanowsky) из Ноттингемского университета (University of Nottingham, Великобритания) обнаружила, что для описания динамики эллиптических галактик, в отличие от движения спиральных галактик, темное вещество не требуется. Неожиданный результат подвергает сомнению широко распространившееся за последние годы мнение, что эллиптические галактики формируются за счет столкновения галактик, богатых темным веществом.
Собственно, и сама концепция темного вещества первоначально возникла, когда потребовалось объяснить особенности вращения галактик (звезды в них движутся вопреки закону всемирного тяготения так, как если бы они содержали намного больше вещества, чем астрономы могут видеть в телескопы). Наличие этой невидимой массы и ее гравитационное воздействие на обычное вещество, называемое барионным, стало одним из краеугольных камней современной космологии, а вот теперь Романовский и его коллеги этот камень поколебали - подвергли сомнению существование загадочной, но совершенно необходимой теоретикам невидимой материи в некоторых галактиках.
В случае этих трех эллиптических галактик измерялось изменение скорости вращения от центра каждой галактики к ее внешнему краю. Чтобы проделать это, исследователи использовали крупнейший в Западной Европе 4,2-метровый телескоп Вильяма Гершеля (William Herschel Telescope) в Ла Пальме (Канарские острова, Испания). Они искали планетарные туманности - газовые оболочки, сбрасываемые звездами, подобными Солнцу, в конце их жизни. Спектры излучения, испускаемого этими оболочками, содержат хорошо известные линии поглощения, которые из-за доплеровского эффекта смещаются в красную область спектра у туманностей, убегающих от Земли, и, соответственно, в фиолетовую область спектра у тех, которые приближаются к нам. Степень этого доплеровского смещения и позволила исследователям вычислить скорости сотен туманностей, а следовательно, и скорость звезд в их галактических окрестностях.
К немалому удивлению ученых выяснилось, что скорость вращения галактик падала при приближении к их внешним краям, причем в полном соответствии с законами Иоганна Кеплера, которые были сформулированы задолго до появления концепции темного вещества. Напротив, скорость вращения вещества вне видимого края спиральных галактик остается постоянной. Астрономы полагают, что это является результатом гравитационного воздействия "ореолов" невидимого темного вещества, окутывающего спиральные галактики. Теперь нужно будет объяснить, почему некоторые типы галактик, по всей видимости, содержат в себе большое количество темного вещества, в то время как другие, напротив, не могут этим похвастаться.
Источник:
Dark matter deficiency puts theory in the shade - PhysicsWeb
Обсудить
Справка
Темное вещество
Темное вещество (dark matter) составляет приблизительно 23% массового-энергетического "бюджета" Вселенной. Нормальное вещество, материал звезд, планет и людей, вносит только 4%. (Остальную часть Вселенной составляет еще более таинственная вещь, названная темной энергией - dark energy)
Некоторая малая часть темного вещества была уже идентифицирована и больше не является тайной. Трудноуловимые частицы нейтрино, про которые когда-то думали, что они имеют массу покоя, равную нулю, подобно фотонам, теперь признаны имеющими некий ненулевой вес и составляют часть этого самого "бюджета". Холодные мертвые звезды, найденные недавно в большом количестве, также вносят свой скромный вклад в этот общий зачет.
Справка
Планетарная туманность
- система из звезды и окружающей ее светящейся газовой оболочки (масса которой - около 0,1 солнечной массы). Такие объекты были открыты английским астрономом Вильямом Гершелем (1738-1822) около 1783 г., теперь их известно около 1600. Планетарные туманности на самом деле не имеют никакого отношения к планетам, а получили свое название во времена слабых телескопов, потому что напоминали тогда астрономам планетные диски. Впрочем, не все планетарные туманности обладают формой диска; многие имеют вид кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Рождаются в результате звездных взрывов - обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Длительность жизни планетарной туманности в наблюдаемой фазе - около 10-20 тысяч лет.
Статьи по теме
Теория "холодного темного вещества" получила экспериментальное подтверждение
Канадским астрономам из Университета Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый "гравитационным линзированием".
Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации
Астрономы Слоановского цифрового обзора неба объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии) путем изучения корреляций между изображениями миллионов галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и картой распределения вариаций температуры реликтового излучения, "нарисованной" зондом WMAP.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Ученые продолжают собирать "семейный альбом" фотографий Вселенной: юность (5 млрд лет назад)
Ученые, работающие с орбитальной рентгеновской обсерваторией "Чандра", получили снимок юной Вселенной, которая моложе своего нынешнего состояния приблизительно на 5 млрд лет. На картинке запечатлена область из созвездия Большой Медведицы, известная под названием "Северо-западная дыра Локмана".
Столкновение двух безумных гигантских колес на скорости 10 млн км в час
На этой выразительной фотографии, полученной с помощью космического телескопа "Хаббл", запечатлена пыльная спиральная галактика, которая, вращаясь, проходит через другую большую яркую галактику NGC 1275. Рентгеновское и радиоизлучение с большой вероятностью указывают на наличие черной дыры в центре этой яркой галактики. NGC 1275 находится от нас на расстоянии примерно 235 млн световых лет в созвездии Персея.
Найден новый спутник Млечного пути на "неправильной" орбите
Новые наблюдения, выполненные на гигантском радиотелескопе GBT, показали: то, что раньше считалось межгалактическим облаком, находящимся на неизвестном расстоянии, на самом деле - спутниковая галактика Млечного пути, которая обращается по орбите вокруг Галактического центра в направлении, противоположном большинству остальных галактических спутников.
Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.
Туманность Карандаша: занавес театра смерти
Новое изображение так называемой "Туманности Карандаша" получено с помощью космического телескопа "Хаббл". Самое поразительное в этой картине - цвета и подробная структура туманности. Объект, вошедший в кадр, представляет собой всего лишь малую часть гигантского остатка давно взорвавшейся звезды. Приблизительно 11 тыс лет назад звезда, расположенная в те времена на месте этой туманности в южном созвездии Парус, внезапно вспыхнула, и в земных небесах какое-то время она сияла в 250 раз ярче Венеры.
"Хаббл": Потрясающие картины таинственного "звездного нарыва"
Когда произошло "извержение" ничем до того не примечательного объекта V838 в созвездии Единорога, то на какое-то время он стал самой яркой звездой во всем Млечном пути. В отличие от обычной новой она просто очень сильно расширилась, чтобы оставаться при этом сравнительно "прохладным", но очень ярким сверхгигантом. Это небывалая метаморфоза бросает вызов укоренившимся за последнее время в астрофизике взглядам на эволюцию звезд.
