Волосы Вероники и тёмная материя

8
+

В 1934 году швейцарский астроном Фриц Цвикки обнаружил, что средняя масса галактик в созвездии Волос Вероники, вычисленная по их гравитационным эффектам, не соответствует средней массе, вычисленной по светимости галактик в ночном небе. Целых 90% массы, необходимой для объяснения гравитационных эффектов, как будто отсутствовала или была невидима. Эту массу назвали тёмной материей.

Последовательные наблюдения микроволнового фонового излучения, произведённые спутником COBE и в последнее время спутником WMAP, позволяют предположить, что тёмная материя составляет около 22% массы-энергии Вселенной. Около 73% — это тёмная материя, связанная со всепроникающим энергетическим полем вакуума, и таким образом на долю "видимой" материи Вселенной — звёзд, нейтрино и тяжёлых элементов, то есть всего, что мы видим вокруг, — приходится примерно 5%.

В состав Холодной тёмной материи (Cold Dark Matter, CDM) предположительно входят слабовзаимодействующие подобно нейтрино сверхмассивные частицы, "вимпы" (WIMPs), двигающиеся гораздо медленнее чем нейтрино.

Из кн. Джима Бэгготта "Бозон Хиггса. От научной идеи до открытия "частицы Бога", Центрполиграф, 2017.

Снимок: «Хаббл» запечатлел галактики в окружении тысяч звездных скоплений

В центре крупного скопления галактик, расположенного в направлении созвездия Волосы Вероники, лежит галактика, окруженная большим числом звездных скоплений. NGC 4874 представляет собой гигантскую эллиптическую галактику, которая превосходит по размерам нашу галактику Млечный путь примерно в 10 раз и располагается в центре Скопления Волос Вероники. При помощи своего мощного гравитационного притяжения она способна удерживать свыше 30000 шаровых скоплений звезд – больше, чем любая другая галактика, о которой нам известно – и даже удерживает несколько карликовых галактик.

На этом снимке, сделанном при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), галактика NGC 4874 является самым ярким объектом, расположенным в правой части снимка и наблюдается как яркое ядро, окруженное дымчатым гало. Несколько других галактик скопления также различимы на снимке, наблюдаемые как «летающие блюдца» вокруг галактики NGC 4874. Однако действительно уникальной особенностью этого снимка являются точечные объекты вокруг галактики NGC 4874, обнаруживаемые при подробном рассмотрении снимка: почти все из них представляют собой скопления звезд, относящиеся к этой гигантской галактике. Каждое из этих шаровых звездных скоплений содержит много сотен тысяч звезд.

Недавно астрономы открыли, что несколько из этих точечных объектов на самом деле являются не скоплениями звезд, а сверхкомпактными (диаметр до 200 световых лет) карликовыми галактиками, также находящимися под гравитационным влиянием галактики NGC 4874.

Также на этом снимке видны другие, более далекие галактики, не относящиеся к Скоплению Волос Вероники, наблюдаемые как небольшие расплывчатые пятна. В то время как галактики этого скопления расположены на расстоянии примерно 350 миллионов световых лет от нас, более далекие галактики располагаются на расстояниях порядка нескольких миллиардов световых лет.

Источник

В настоящее время для объяснения феномена темной материи используются две основные версии. Согласно первой версии, выдвинутой еще Эйнштейном, сама гравитация вызывает отталкивание между двумя объектами, при условии если они находятся на достаточно большом расстоянии (он добавил эту «космологическую константу» в свои уравнения). Вторая версия предполагает (основываясь на современном понимании физики элементарных частиц), что вакуум обладает свойствами, которые дают космосу энергию для расширения.

В течение нескольких десятилетий космологи успешно использовали релятивистское уравнение с членами, отвечающими за темную материю и темную энергию, для объяснения наблюдений реликтового излучения, распределения галактик в космологическом масштабе и других крупномасштабных структур Вселенной. Однако с увеличением точности наблюдений стали появляться очевидные несостыковки. Одним из таких расхождений является возраст

Вселенной: существует разница почти в 10 процентов между данными, полученными при помощи спутника Planck и при помощи экспериментов Baryon Acoustic Oscillation. Спутник Planck измеряет реликтовое излучение в ближнем ИК и субмиллиметровом диапазонах, а эксперименты Baryon Acoustic Oscillation фиксируют распределение галактик во Вселенной.

Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Даниэль Эйзенштейн (Daniel Eisenstein) является членом крупного консорциума ученых, выработавшего новую точку зрения на проблему темной энергии, которая может объяснить описанные выше расхождения. Согласно мнению представителей этой научной организации, основанному на статистических расчетах, небольшие изменения величины члена уравнения, отвечающего за темную энергию, в ходе расширения Вселенной могут объяснить наблюдаемые расхождения. Прямое доказательство этой гипотезы может быть получено при помощи эксперимента Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Survey, который будет построен примерно к середине 2020-х гг., указывают участники проекта.

Новая научная работа, иллюстрирующая эту концепцию, опубликована в журнале Nature Astronomy; главный автор Гонг-Бо Чжао (Gong-Bo Zhao).

Источник

Для иллюстрации некоторых масштабов мира, в котором мы живём, можно привести слующую забавную картинку:

размер кометы Чурюмова-Герасименко — внизу Лос-Анджелес.

Разумеется, есть и некоторые рекомендации смелым путешественникам:

  • Интересная заметка, спасибо!
    ответить

Ваш комментарий к заметке: