В новом исследовании, проведенном группой во главе с Джошуа Спиглом (Joshua Speagle) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, были проведены наблюдения массивного скопления галактик при помощи телескопа «Субару». Используя эффект слабого гравитационного линзирования, астрономы изучили примерно 3200 галактик массами больше массы Млечного пути. Анализ показал, что информация об истории формирования массивных гало из темной материи закодирована в распределении масс звезд массивных центральных галактик. А для галактик одинаковой массы более обширные галактики имеют в среднем более массивные гало из темной материи. Эти результаты позволяют глубже понять формирование и эволюцию массивных галактик во Вселенной.
astronews.ru, 23 марта 2020
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200323161514
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2020
Джошуа Спигл (Joshua Speagle) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США
Глава 11-6-5
Никаких следов гало темной материи
Август 2022
Согласно стандартной космологической модели, подавляющее большинство галактик окружено ореолом из частиц темной материи. Это гало невидимо, но его масса оказывает гравитационное влияние на соседние галактики. Новое исследование, проведенное Боннским университетом (Германия) и Университетом Сент-Эндрюс (Шотландия), ставит под сомнение это утверждение. Результаты показывают, что карликовые галактики в скоплении Печи не имеют гало темной материи. Статья появилась в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Мы представляем инновационный способ проверки стандартной модели, основанный на том, насколько карликовые галактики возмущаются гравитационными приливами от ближайших более крупных галактик», — сказала Елена Асенсио, аспирант Боннского университета.
В скоплении Печи находится множество карликовых галактик. Наблюдения показывают, что некоторые из этих карликов кажутся искаженными, как будто они подверглись возмущениям, вызванным окружающей средой скопления.
«Согласно стандартной модели, таких возмущений у карликов Печи не ожидается», — сказал Павел Крупа, профессор Боннского университета. – «Ореолы темной материи этих карликов должны частично защищать их от приливов, создаваемых скоплением».
Авторы проанализировали ожидаемый уровень возмущения карликов, который зависит от их внутренних свойств и расстояния до гравитационно мощного центра скопления. Галактики больших размеров, но с малой звездной массой, и галактики, расположенные близко к центру скопления, легче подвергаются возмущению или разрушению. Они сравнили результаты с наблюдаемым уровнем возмущения, очевидным на фотографиях, сделанных «Очень Большим Телескопом».
«Сравнение показало, что если объяснять наблюдения в рамках стандартной модели, то карлики Печи должны быть уничтожены гравитацией от центра скопления, даже если приливы, вызываемые у карлика, в 64 раза слабее, чем собственная гравитация карлика», - заявила Елена Асенсио. По ее словам, это противоречит предыдущим исследованиям, обнаружившим, что внешняя сила, необходимая для возмущения карликовой галактики, примерно равна собственной гравитации карлика.
Авторы пришли к выводу, что в рамках стандартной модели невозможно самосогласованно объяснить наблюдаемую морфологию карликов созвездия Печи. Они повторили анализ, используя динамику Милгрома (MOND). Вместо предположения о наличии гало темной материи, теория MOND предлагает поправку к ньютоновской динамике, благодаря которой гравитация испытывает усиление в режиме малых ускорений.
«Мы не были уверены, что карликовые галактики смогли бы выжить в экстремальной среде галактического скопления в MOND из-за отсутствия защитных ореолов темной материи в этой модели», - сказал доктор Индранил Баник из Университета Сент-Эндрюса. - «Однако наши результаты показывают прекрасное согласование между наблюдениями и ожиданиями MOND по поводу уровня возмущения карликов Печи».
Это не первый случай, когда исследование, проверяющее влияние темной материи на динамику и эволюцию галактик, пришло к выводу, что наблюдения лучше объясняются, когда они не окружены темной материей.
«Количество публикаций, показывающих несоответствие между наблюдениями и парадигмой темной материи, растет с каждым годом. Пора начать вкладывать больше ресурсов в более перспективные теории», — отметил Павел Крупа.
astronews.ru, 7 августа 2022
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220807004459
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2022
Павел Крупа, профессор Боннского университета.
Глава 11-6-6
Новые астрономические наблюдения уточнили природу темной материи
Сентябрь 2023
Японские астрономы провели серию наблюдений за излучением аномального квазара, свет от которого преломляется галактической гравитационной линзой. Собранные данные и новый метод их обработки позволили изучить флуктуации распределения темной материи в невиданных ранее деталях. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Понятие темной материи исторически возникло из-за необходимости решения проблемы скрытой массы во Вселенной. Введение этого понятия позволило объяснить различия между теоретическими предсказаниями и астрономическими наблюдениями характера вращения галактик и силы гравитационного линзирования.
Так, если бы во Вселенной существовала только видимая материя, то периферические части галактических дисков вращались бы медленнее наблюдаемого, а гравитационное линзирование далеких объектов в норме было бы заметно слабее. Только предположение о некоей скрытой массе позволяет решить эту загадку. Причем, согласно общепринятой сегодня космологической теории, в наблюдаемой нами части Вселенной этой невидимой материи должно быть в пять раз больше, чем привычной нам барионной.
Поскольку о присутствии темной материи можно узнать только через гравитационные эффекты на масштабах звезд и галактик, астрономам приходится полагаться лишь на случайные «естественные эксперименты», заключающиеся в особом расположении небесных тел.
Одним из таких экспериментов для группы японских астрономов стали квазар MG J0414+0534, чей свет шел до нас 11,2 миллиарда лет, и находящаяся между ним и Землей гравитационная линза. Последняя образована массивной галактикой, а также темной материей вокруг нее.
Вследствие искривления пространства видимая материя галактики и невидимая темная материя создают четыре линзированных изображения далекого квазара. Часто в подобных случаях наблюдаются аномалии в распределении сигнала от разных изображений, приводящих к существенным отклонениям наблюдательных данных от теоретических прогнозов. Эти отклонения обычно объясняют наличием дополнительного небольшого гало темной материи, имеющего умеренную массу и находящегося либо возле основного гало галактики, либо в межгалактическом пространстве.
Различные модели темной материи по-разному описывают и флуктуации в распределении подобных сгустков во Вселенной. Наиболее точно гравитационные эффекты невидимой материи на масштабах более трех миллионов световых лет описывает модель холодной темной материи (CDM). Для более точного и детального описания необходимо выяснить, можно ли введением флуктуирующего распределения темной материи в межгалактическом пространстве объяснить наблюдаемые аномалии в линзирующих изображениях.
Проблема заключается в том, что для оценки масштабов флуктуаций необходимо измерить астрометрические сдвиги сигналов от линзированных изображений, вызванных ими. Обычно это едва уловимые эффекты, которые с уверенностью можно наблюдать лишь в случаях сильного гравитационного линзирования, как в случае MG J0414+0534. Для изучения изображений квазара, созданных массивной галактической линзой, японские исследователи использовали комплекс радиотелескопов ALMA и новый метод анализа данных.
Наблюдения с помощью антенной решетки со сверхдлинной базой (VLBA) позволили ученым разрешить мелкомасштабную структуру флуктуаций межгалактической темной материи с детализацией, позволяющей различать объекты в 30 тысяч световых лет и менее (что, например, втрое меньше ширины Млечного Пути). Новые измерения не только согласуются с предсказаниями CDM, но и позволяют заметно расширить область применимости этой модели.
Авторы работы предположили, что найденные ими с помощью гравилинзирования флуктуации в распределении темной материи объясняются небольшими «субгало» темной материи, которые находятся вне больших галактик. Стоит отметить, что небольшие, компактные источники гравитационного линзирования предлагает и другая модель темной материи, согласно которой она состоит из шаровых скоплений черных дыр.
naked-science, 8 сентября 2023, Даниил Сухинов
https://naked-science.ru/article/astronomy/temnye-galo
The Astrophysical Journal, сентябрь 2023