Звено скрытой сети
Международная группа астрономов из Нидерландов, Германии и других стран воспользовалась данными, полученными орбитальной рентгеновской обсерваторией XMM-Newton ("Ньютон") Европейского космического агентства (ESA), для того, чтобы отыскать часть скрытого вещества во Вселенной (публикация в Astronomy & Astrophysics Letters (A&A), препринт выложен на сайте arXiv.org).
Речь идет не о так называемом "темном" веществе (dark matter), а об обычной (барионной) материи, состоящей из атомов - нуклонов, электронов - и других уже известных науке частиц, которые просто не видны в обычные телескопы. (Лишь приблизительно 5% нашей Вселенной состоит из "обычного" вещества - протонов, нейтронов (барионов), которые наряду с электронами образуют атомы. Остальное - это неуловимое темное вещество (23%) и "темная энергия" (72%).) Десятилетие назад было предсказано, что приблизительно половину недостающей части "нормального" вещества можно отыскать в виде чрезвычайно разреженного газа, заполняющего обширные пространства между галактиками.
Практически все вещество во Вселенной собрано в гигантские структуры - своего рода невидимую сеть, в наиболее плотных узлах которой, точно пауки, "восседают" галактические скопления - крупнейшие структурные единицы нашего мира. Астрономы давно подозревали, что протянутые от узла к узлу "нити" этой сети проложены газом, имеющим небольшую плотность и высокую температуру (105-107 кельвинов), что позволяет им излучать в рентгене (см. эффектную анимацию на сайте германского Астрофизического института Общества имени Макса Планка). К сожалению, именно большая разреженность газа становилась до сих пор почти непреодолимым препятствием для его обнаружения.
Однако высокая чувствительность XMM-Newton и некоторое везенье (удачная ориентация нити практически вдоль линии визирования) позволили наконец идентифицировать наиболее разогретые части этой "всемирной сети". Между двумя скоплениями галактик, Abell 222 и Abell 223, расположенными на расстоянии 2,3 миллиарда световых лет от Земли, удалось рассмотреть соединительный "мост" из искомого горячего газа, излучающего в диапазоне 0,5-2,0 килоэлектрон-вольт. Новое открытие теперь поможет получить и ответы на вопросы об эволюции всей этой глобальной структуры.
"Разогретый газ, который мы наблюдаем в нитевидной перемычке, представляет собой, вероятно, самый горячий и самый плотный фрагмент той диффузной космической сети, что содержит в себе приблизительно половину барионного вещества всей Вселенной", - сказал Норберт Вернер (Norbert Werner) из голландского института космических исследований SRON, который возглавил работу международной группы. А входивший в эту же группу москвич Алексей Финогенов, работающий в германском Институте внеземной физики Общества имени Макса Планка (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik - MPE), пояснил, что открытие самых разогретых из "пропавших барионов" необыкновенно важно тем, что позволяет теперь сделать правильный выбор из ряда почти равноправных моделей. Дело в том, что определенная часть этих моделей предсказывала, что недостающие барионы нужно искать в форме горячего газа, однако детали, относящиеся к экстремальным температурам, от модели к модели все-таки разнились.
"Мы стоим в самом начале большого пути. Чтобы изучить распределение вещества в рамках космической сети, мы должны будем найти еще множество подобных систем. В конечном счете, возможно, придется даже запускать специализированную космическую обсерваторию для того, чтобы рассмотреть элементы такой мировой сети с гораздо большим разрешением, чем это позволит нам современная техника. Наши результаты дают возможность сформулировать конкретные требования к этим грядущим миссиям", - заключает Норберт Вернер.
Источники:
XMM-Newton discovers part of missing matter in the universe - ESA
XMM-Newton discovers part of the missing matter in the Universe - SRON
Detection of hot gas in the filament connecting the clusters of galaxies Abell 222 and Abell 223 - N. Werner, A. Finoguenov, J. S. Kaastra, A. Simionescu, J. P. Dietrich, J. Vink, H. Boehringer
24
комментария
|
Обсудить
Справка(от греч. barys - тяжелый) - частицы с равным единице барионным числом. Все барионы являются адронами и имеют полуцелый спин, то есть подчиняются статистике Ферми-Дирака. К барионам, в частности, относятся нуклоны (протон и нейтрон), гипероны, очарованные барионы, а также барионные резонансы. Все барионы, кроме самого легкого - протона, нестабильны и в свободном состоянии распадаются в конечном счете на протон за счет сильного или слабого взаимодействия.
СправкаТемное 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.
Статьи по теме
Удалось выявить местонахождение двух обширных облаков горячего межзвездного газа, которые могут быть связаны с некоторой частью таинственной скрытой материи. Компьютерное моделирование показывает, что эта невидимая материя должна формировать паутинообразную структуру из газовых облаков, внутри которых образуются скопления галактик. Эти облака до сих пор никто не мог обнаружить из-за их чрезвычайно низкой плотности.
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.
Изучение обновленных "звездных 3D-атласов" позволило выявить небывалые гигантские структуры, поперечник которых составляет свыше миллиарда световых лет, установить новые закономерности в распределении галактик в космическом пространстве и найти очередные свидетельства в пользу концепции темной энергии.
Возможно, ударная волна от взрывающейся звезды "шлепнула" это молекулярное облако в относительно недавнем прошлом. Реактивная струя от новой звезды легко могла обеспечить импульс, который послужил первопричиной этих пульсаций. Эта гипотеза поддерживается другими наблюдениями, показывающими, что Барнард 68 расположен в горячем "пузыре" в межзвездной среде - в разреженной зоне, расчищенной сверхновой. Ударная волна от этой сверхновой, возможно, была столь мощной, что сорвала внешние слои Барнарда 68, оставив только "звонящее" ядро от прежде гораздо более массивного облака.
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".
По мнению ученых, новое открытие можно считать окончательным опровержением теорий, воспринимающих концепцию темного вещества как всего лишь недоразумение, иллюзию, порожденную недостатком наших знаний о природе гравитации.
Астрономы, занимавшиеся изучением карликовых галактик, формирующихся в результате взаимодействия галактик большого размера, обнаружили странную вещь: обследованные ими карлики оказались гораздо более массивными, чем ожидалось из теоретических моделей. Возникло предположение, что дополнительное вещество образует та "пропавшая масса", поисками которой ученые уже не раз безуспешно занимались.
Американские астрономы нашли в окружающей нас Вселенной огромное "отверстие", свободное от звезд, галактик, межзвездного газа и таинственного невидимого "темного вещества". Это новое открытие затмевает своими масштабами все прочие "дырки".
Группа физиков высказала предположение, что первые звезды в нашей Вселенной оказывались столь глубоко "завязшими" в облаках из темного вещества, что не способны были зажечься. Если эта гипотеза подтвердится, то современной космологии грозит радикальный пересмотр прежних теорий о звездном развитии и формировании черных дыр вскоре после Большого взрыва.
Согласно весьма популярной, но пока никем не подтвержденной теории, небольшие черные дыры появились уже в первые мгновения существования нашей Вселенной. Это так называемые первичные черные дыры, которые могут использоваться для зондирования самых первых долей секунды после Большого взрыва.
Наша Местная группа галактик с большой скоростью "выдавливается" из обширной пустой зоны космоса, получившей наименование Местной Пустоты. Об этом свидетельствуют новые исследования, проводимые под руководством известного американского специалиста по локальной структуре галактик Брента Талли.
О получении важных и весьма долгожданных результатов, связанных с поиском стерильных нейтрино, объявила группа специалистов, занятых в эксперименте по нейтринным осцилляциям MiniBooNE. При этом была раскрыта загадка странных данных лаборатории Лос-Аламоса, но на смену одной тайне приходит другая...
Физики-теоретики оценили вероятность регистрации на строящихся установках экзотических массивных частиц, которые предсказаны пока только теоретически: глюино (тяжелого суперсимметричного партнера глюона) и "слабо взаимодействующих массивных частиц" WIMPs, которые считаются основным кандидатом в темное вещество.
Американским физикам-теоретикам удалось выявить еще одну опасность, которая грозит всему миру в отдаленном будущем. Весьма уязвимой объявлена на сей раз сама структура Млечного пути и всех прочих галактик.
2006 год для астрономии не обошелся без серьезных потерь. Солнечная система "потеряла" свою девятую планету, а специалисты NASA лишились долгое время служившего им верой и правдой зонда на марсианской орбите. Однако счастливых находок было несравнимо больше.
Новые результаты обостряют ситуацию с так называемой "проблемой недостачи спутников". Количество скоплений нормального светящегося вещества в окрестностях нашей Галактики - в форме карликовых спутниковых галактик - не соответствует количеству скоплений темного вещества, получаемых согласно компьютерным моделям.
Движение нашей Галактики определяется взаимодействием с самыми массивными объектами, в число которых входит сверхскопление Шепли и так называемый Великий Аттрактор. Теперь выясняется, что Великий Аттрактор - это не просто умозрительная точка равнодействия приложенных сил, а реальное самостоятельное сверхскопление, не связанное напрямую со сверхскоплением Шепли.
Ускорившиеся темпы открытий новых спутников Млечного пути заставляют предположить, что еще очень много таких "компаньонов" остаются незамеченными, ну а это в свою очередь можно считать вызовом существующим моделям темного вещества в виде "теплых", быстро перемещающихся частиц.
Описание движения звездных потоков от разорванных Млечным путем карликовых галактик позволило заключить, что ореол из темной материи вокруг нашей Галактики имеет сферическую форму, а вовсе не вытянут наподобие мяча для регби, как считалось ранее.
Открытие пока еще не обнаруженного типа нейтрино может помочь в разрешении целого ряда астрофизических загадок, начиная с выяснения природы темной материи и заканчивая тайной рождения первых звезд.
Найден новый компаньон Млечного пути, который оказался настолько обширным, что это само по себе прежде препятствовало его выявлению: данное скопление охватывает на небе пространство, почти в 5 тысяч раз превышающее размеры полной луны!
Астрономам, занимающимся анализом данных от автоматизированного Слоановского цифрового обзора неба, удалось добавить к "контингенту" карликовых галактик Млечного пути очень "мелкий" тринадцатый спутник.
Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.
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.
Удалось обнаружить призрачное кольцо, состоящее из темного вещества. Оно сформировалось в ходе давнего столкновения между двумя массивными галактическими скоплениями. Открытие этого "темного кольца" можно считать одним из самых убедительных доказательств существования темной материи.
До последнего времени процессы производства гамма-лучей самых высоких энергий оставались тайной. Некоторые ученые предполагали, что такие фотоны могут рождаться лишь в результате распада частиц темной материи, однако большинство специалистов все-таки отказывалось в это верить.
В настоящее время почти все космологи сходятся в том, что Вселенную в конечном счете ждет ужасная судьба, и разница состоит лишь в том, что все эти ужасы каждый рисует себе по-своему. И вот сценарий новейшего "суперужасника" обещает дать ответ на вопрос, почему ранняя Вселенная имела столь удивительно хорошо "подогнанный" набор параметров, чтобы спустя миллиарды лет в ней могла возникнуть жизнь и разум.
Два самых известных компаньона Млечного пути - Большое и Малое Магеллановы облака - могут оказаться вовсе не крупнейшими спутниками нашей Галактики, а просто совершенно случайными "прохожими", оказавшимися поблизости в нашу эпоху.
О существовании целого нового класса сверхновых звезд заговорили после необычных находок, сделанных с помощью тандема из двух космических рентгеновских обсерваторий - американской "Чандры" и европейского "XMM-Ньютона".
Некая таинственная сущность, именуемая темной энергией, присутствовала в нашем мире в течение по крайней мере 2/3 его истории и способствовала ускоренному расширению всей Вселенной последние 5-6 миллиардов лет. Такой вывод сделала группа американских астрономов под руководством Адама Рисса.
Разработана новая теория, способная объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, причиной которого ныне считается загадочная "темная энергия". Другой возможный кандидат - это "рябь" в пространстве и времени, возникшая на самых ранних этапах развития нашего космоса. Зона этой "ряби" простирается далеко за пределы той области окружающего нас мира, которую мы можем наблюдать с помощью любых телескопов.
Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.
Открытие в 2003 году трех "голых" галактик - то есть не окутанных "шубой"-гало из темной материи - вызвало большое оживление в среде астрофизиков и инициировало немедленные попытки найти другие подобные объекты. Однако новые детальные исследования изолированных галактик в рентгеновском диапазоне не привели к подтверждению новой теории, согласно которой галактики могут формироваться или эволюционировать множеством разных способов.
С помощью программы Слоановского цифрового обзора неба удалось выявить ранее никем не замеченную группу звезд. Эти данные могут пролить новый свет на историю формирования звездного ореола Млечного пути, а также разрешить загадку с предсказанием модели преобладания во Вселенной так называемого "холодного темного вещества".
Череда недавних громких астрономических открытий заставила признать тревожный факт: та материя во Вселенной, про которую мы хоть что-то знаем, составляет не более 5% нашего мира. А остальное приходится на неизвестные формы "темного вещества" и "темной энергии". При этом резко повысилась роль физики элементарных частиц, от которой теперь требуют раскрытия основных законов природы, управляющих этим самым темным веществом, темной энергией и т.д.
Самые ранние структуры во Вселенной могут стать видимыми благодаря теням, которые они отбросили на микроволновый реликтовый фон. До сих пор считалось невозможным разглядеть эти объекты, поскольку они в принципе невидимы - то есть формировались во время так называемых "темных веков" - перед тем, как зажглись первые звезды.
Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления: примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося до сих пор.
Во времена одного из самых ранних периодов своей истории Вселенная была почти вся сплошь "затянута" туманом из атомов водорода и гелия. Даже яркое ультрафиолетовое излучение самых первых звезд в новорожденных галактиках не могло пробиться через эту всепоглощающую завесу из газа, что дало астрономам повод назвать эту космическую эру "темными веками". Только по прошествии сотен миллионов лет первородные звезды смогли постепенно разогреть и ионизировать окружающий газ, преобразовав непроницаемый океан космоса в современное прозрачное космическое пространство. Возможно даже, что переионизация протекала в ходе двух различных фаз, связанных с первым и вторым поколениями звезд.
Многие астрономы теперь убеждены в том, что Вселенная в основном заполнена "темным веществом" и таинственной "темной энергией". Едва ли не самым весомым аргументом в пользу этой теории считаются недавние исследования космического микроволнового фона, проведенные с помощью спутника WMAP. Однако теперь группа астрофизиков из Великобритании утверждает, что картина распределения этого реликтового излучения - своеобразного микроволнового "эха" Большого взрыва - фактически была искажена или даже "разрушена" в процессе движения реликтовых фотонов сквозь скопления галактик. В результате можно очень сильно усомниться как в существовании темной энергии, так и темного вещества.
Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.
Адам Рисс и его коллеги с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдали 6 вспышек от отдаленных сверхновых, которые взорвались приблизительно 9-11 млрд лет назад. Выяснилось, что свет от этих взрывов был менее ярок, чем ожидалось, исходя из их красных смещений и современных темпов расширяющейся Вселенной, это доказывает, что расширение Вселенной в те отдаленные времена замедлялось. А вот момент, когда сила темной энергии преодолела гравитацию, положил начало все ускоряющемуся расширению нашей Вселенной, которое продолжается до сих пор.
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".
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.
Похоже, астрономы наконец решили заняться тем делом, которое им издавна приписывает народная молва. Или просто им надоели бесчисленные "детские" вопросы: "А сколько, собственно, звезд на небе?" По крайней мере, на проходящей сейчас в Сиднее Генеральной ассамблее Международного астрономического союза был сделан на эту тему специальный доклад.
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.
Три "голые" галактики, не окруженные темной материей, были найдены международной группой астрономов. Открытие наносит серьезный удар по убеждению, долгое время царившему в умах астрофизиков, согласно которому все галактики окружены скрытыми "темными" ореолами. Ученые приходят к мысли, что некий таинственный фактор в эволюции галактик "раздевает" их, лишает темного вещества.
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.
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.
Астрономы Израиля и США нашли первое прямое подтверждение тому, что по крайней мере некоторые галактики размером с Млечный путь уже успели сформироваться, когда Вселенной от роду было меньше миллиарда лет. На иллюстрации - смоделированная структура ранней Вселенной. Первые галактики размером с Млечный путь выглядят как яркие пятна в вершинах этих своеобразных галактических нитей.
C помощью космической обсерватории "Интеграл" международная группа исследователей смогла подтвердить предсказанную интенсивность рождения радиоактивного алюминия в массивных звездах и сверхновых и оценить таким образом общее число галактических сверхновых.
Гигантская черная дыра в галактике RXJ1242-11, что расположена на расстоянии в миллиард световых лет от Земли, была поймана "на месте преступления" - в тот момент, когда она откусила "бочок" у звезды, похожей на наше Солнце, словно это был какой-нибудь межзвездный гамбургер. Такое явление, по словам астрономов, удалось пронаблюдать впервые. Это укрепило ученых во мнении, что черные дыры на протяжении всего времени существования Вселенной то и дело подобным образом пожирают звезды, и это может быть основным способом увеличения их массы.
Периодические вспышки в инфракрасном диапазоне в районе этой черной дыры являются свидетельством ее вращения, а новые данные таким образом "возвещают новую эру наблюдательной физики черной дыры и проверки истинности общей теории относительности".
С помощью данных, полученных обсерваторией "Чандра" четыре года назад, европейские астрономы, возможно, обнаружили систему, состоящую из двух звезд, которая в прошлом году была разрушена в результате взрыва сверхновой SN 2007on.
Германские космофизики с помощью компьютерного моделирования показали, что внеземная жизнь могла бы существовать в форме танцующих в пространстве заряженных пылинок. Эти пылинки способны самоорганизовываться в подобие двойных спиралей ДНК и вести себя как живые организмы.
Новости по теме
