Глава 11-4-10
Дополнительное излучение в центре Галактики не связано с распадом темной материи
Август 2020
Более чем 10 лет назад физики обнаружили избыток высокоэнергетического излучения со стороны центра Млечного пути, наблюдая его при помощи космического гамма-телескопа Fermi («Ферми»). Они предположили, что это излучение может указывать на аннигиляцию частиц темной материи, однако в новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, команда ученых из Калифорнийского университета, США, исключает такую интерпретацию.
В новой работе ученые во главе с Геворком Абазаджяном (Kevork Abazajian), профессором физики и астрономии Калифорнийского университета, сообщают, что после обширного сопоставления данных наблюдений, проведенных при помощи спутника Fermi, с современными моделями частиц темной материи, которые могли бы вызвать рассеянное аннигиляционное излучение вблизи центра Галактики, подходящего кандидата на роль частицы темной материи в диапазоне масс от 10 до 1000 масс протона обнаружено не было. Поскольку этот диапазон масс для современных физиков является наиболее привлекательным при поисках кандидатов на роль частицы темной материи, то полученные ограничения являются весьма жесткими.
Однако, как отмечает Абазаджян, эти результаты не отвергают гипотезу темной материи, а лишь позволяют исключить из рассмотрения часть моделей, описывающих поведение этой таинственной субстанции.
astronews.ru, 27 августа 2020
Журнал Physical Review D. 2020
Геворк Абазаджян (Kevork Abazajian), Калифорнийский университет
Глава 11-4-11
Подтверждено существование таинственной темной материи в Млечном Пути
Март 2021
Физики из Италии и Швеции подтвердили, что самым вероятным источником таинственного избытка гамма-излучения из центра Млечного Пути является темная материя. Препринт статьи с результатами исследования опубликован на сайте arXiv.org.
Ученые проанализировали данные, полученные с помощью космического телескопа Fermi, и сравнили их с астрономическими аномалиями, зарегистрированными детекторами и спектрометрами на международной космической станции (МКС). С 2009 года начал обнаруживаться избыток фотонов с энергиями, равными или превышающими один гигаэлектронвольт, исходящих из центра галактики. Ранее исследователи пытались объяснить аномалию скоплениями слабых пульсаров, а также существованием темной материи.
Новые результаты показали, что избыток гамма-лучей большей частью приходит именно из центра галактики, что и ожидается в случае, если источником являются неизвестные частицы, составляющие темную материю. Если бы гамма-излучение порождалось взаимодействием между космическими лучами и атомами, наблюдалась бы зависимость пространственного распределения фотонов от их энергии, однако такая зависимость не обнаружена.
Физики также показали, что гипотеза темной материи не опровергается аномалиями, зарегистрированными приборами МКС. К ним относится избыток позитронов и отсутствие фотонов высоких энергий от карликовых галактик, близких к Млечному Пути.
lenta.ru, 30 марта 2021
https://lenta.ru/news/2021/03/30/radiation/
arxiv.org
https://arxiv.org/abs/2101.11027
Глава 11-4-12
Темная материя замедляет вращение перемычки нашей Галактики
Март 2021
Скорость вращения галактической перемычки Млечного пути, состоящей из миллиардов плотно сконцентрированных звезд, уменьшилась почти на четверть с момента ее формирования, согласно новому исследованию. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В этом новом исследовании группа под руководством Римпэи Чибы (Rimpei Chiba) проанализировала данные наблюдений, проведенных при помощи космического телескопа Gaia («Гея»), крупной группы звезд, потока Геркулес, которые находятся в резонансе с перемычкой – то есть, они обращаются вокруг центра Галактики с той же скоростью, что и перемычка. Аналогичное явление наблюдается в случае троянских и греческих астероидов Юпитера, которые движутся по орбите гигантской планеты, находясь в точках Лагранжа (перед Юпитером и позади него). Если вращение перемычки замедлялось, эти звезды должны были мигрировать в сторону периферии Галактики, чтобы сохранить период обращения неизменным.
В ходе анализа Чиба и его коллеги обнаружили, что звезды этого потока обогащены металлами (элементами тяжелее водорода и гелия) – и это стало подтверждением версии о миграции звезд потока из центра Галактики, где содержание металлов в веществе звезд в 10 и более раз превышает содержание металлов в веществе звезд внешней части Млечного пути.
Выяснилось, что перемычка – состоящая из миллиардов звезд общей массой в триллионы масс Солнца – замедлилась не менее чем на 24 процента с момента своего формирования.
Согласно авторам, такое замедление перемычки Млечного пути является важным подтверждением гипотезы темной материи, поскольку альтернативные теории гравитации не предполагают снижения скорости вращения перемычки Галактики.
astronews.ru, 15 июня 2021
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20210615091301
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2021
Римпэи Чиба (RimpeiChiba). Университет Оксфорд
Глава 11-4-13
Ученые пересмотрели количество ультралегкой темной материи в Млечном Пути
Ноябрь 2023
Продолжительные наблюдения за таймингом сигналов пульсаров позволили наложить ограничения на количество частиц ультралегкой темной материи. Согласно новым данным, ультралегкие частицы точно не могут составлять 100% темной материи в Млечном Пути. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.
Природа темной материи — одна из главных загадок современной астрофизики. Многие наблюдения и расчеты указывают на существование «невидимого» вещества, которое взаимодействует с «обычной» барионной материей лишь гравитационно. В их числе — что-то невидимое, «раскручивающее» внешние области галактических дисков быстрее положенных скоростей, движение скоплений галактик, расчеты по реликтовому излучению, колебания плотности барионной материи и другие.
Так как темная материя не взаимодействует с излучением, астрофизики не могут изучать ее привычными методами. Поэтому они ищут альтернативные способы. Межнациональная группа ученых European Pulsar Timing Array использует для поиска темной материи миллисекундные пульсары. Они собирают данные на протяжении почти четверти века.
Наблюдая за таймингом сигналов, приходящих от этих космических «маяков», группа старается оценить плотность ультралегких частиц темной материи. Если она существует, то должна искажать время между «вспышками» пульсаров. В новой работе ученые проанализировали уже второй набор данных наблюдений от шести европейских радиотелескопов.
«Идея [исследования] появилась, когда я спросил моего куратора, могу ли я продолжить исследования в сфере гравитационных волн, но с точки зрения физики элементарных частиц. Главной целью этого проекта было наложить ограничения на существование так называемой ультралегкой темной материи в нашей Галактике», — объясняет Клемент Смарра, один из авторов новой научной работы.
Благодаря более продолжительным и точным данным наблюдений ученым удалось определить, что гипотетические ультралегкие частицы с массой от 10−24.0 до 10−23,3 электронвольт не могут составлять всю темную материю в окрестностях Млечного Пути.
Модель холодной темной материи успешно объясняет многие аспекты масштабной структуры Вселенной, но не так хорошо работает на расстояниях меньше килопарсека. Например, согласно наблюдениям, плотность темной материи внутри галактик постоянна, а по модели — меняется от центра к краям. Другая известная проблема — «неправильное» количество галактик-спутников у Млечного Пути.
naked-science, 27 ноября 2023, Дарья Г.
https://naked-science.ru/article/astronomy/ultralight-dm
Журнал Physical Review Letters. Ноябрь2023
Межнациональная группа ученых European Pulsar Timing Array
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.171001
Часть 11-5
Карликовые галактики и темная материя
Содержание
(том – часть – глава)
11-5-1. Галактики-спутники из темной материи запускают мощные вспышки звездообразования
11-5-2. Астрономы разрешили проблему недостатка карликовых галактик около Млечного Пути
11-5-3. Новые наблюдательные данные бросают вызов гипотезе темной материи
11-5-4. Ультрафиолетовый фон Вселенной объясняет проблему нехватки небольших галактик
11-5-5. Физики предлагают объяснение различным кривым вращения галактик
11-5-6. Движение звезд в близлежащей галактике указывает на присутствие темной материи
11-5-7. Звезды разогревают темную материю
11-5-8. Вращение карликовых галактик не смогли объяснить имеющимися теориями
Глава 11-5-1
Галактики-спутники из темной материи запускают мощные вспышки звездообразования
Март 2016
Одним из ключевых положений современной модели формирования структур во Вселенной, известной как модель Lambda-Cold Dark Matter, является то, что галактики расположены внутри обширных и очень массивных гало из темной материи, которые окружены тысячами небольших субгало, также состоящих из темной материи. Исследование опубликовано в журнале Astronomy