ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aceb5f
Часть 11-7
Рыхлая темная материя и филаменты
Содержание
(том – часть – глава)
11-7-1. Галактическая нить (филамены)
11-7-2. ALMA обнаружила гнездо молодых галактик в паутине темной материи
11-7-3. Астрономы делают первый «снимок» сети из темной материи, связывающей галактики
11-7-4. Темная материя может оказаться «рыхлой»
11-7-5. Ученые проливают новый свет на темную материю
11-7-6. Филаменты помогут классифицировать темную материю
11-7-7. Возможно, обнаружена «недостающая» материя Вселенной
11-7-8. Исследование столкновения скоплений галактик пролило свет на тайну «потерявшейся» материи
Глава 11-7-1
Галактическая нить (филамены)
Галактическая нить (филамены), волокно (англ. filament — нить, волокно) — крупнейшие наблюдаемые космические структуры во Вселенной в форме нитей из галактик со средней длиной в 50—80 мегапарсек (163—260 млн св. лет), лежащие между войдами (большими пустотами). Нити и войды могут формировать «великие стены» — относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений. Галактические нити заполнены очень горячим (миллионы и десятки миллионов градусов) и очень разреженным (от 1 до 10 атомов на м3) газом[1].
Возможная природа
По стандартной модели эволюции Вселенной галактические нити формируются и следуют вдоль сетевидных потоков тёмной материи. Предполагается, что эта тёмная материя ответственна за макроструктуру вселенной. Тёмная материя гравитационно притягивает барионную материю, и эту обычную материю астрономы наблюдают в виде стен и нитей из галактических сверхскоплений.
Открытия гиперскоплений — групп сверхскоплений — начались в 1980-х годах. В 1987 году астроном Брент Талли из Гавайского университета идентифицировал структуру, которую он назвал Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита. В 1989 году была обнаружена Великая стена CfA2, а в 2003 году учёные открыли Великую стену Слоуна. В 2013 году были открыты Громадная группа квазаров и Великая стена Геркулес — Северная Корона.
Глава 11-7-2
ALMA обнаружила гнездо молодых галактик в паутине темной материи
Декабрь 2015
Японские астрономы под руководством Хидеки Умехата из Университета Токио обнаружили восемь молодых ярких миллиметровых галактик, расположенных в центре «паутины» из темной материи. В объектах наблюдается всплеск звездообразования — скорость возникновения новых звезд в них в сотни и тысячи раз превышает таковую в современной Вселенной. Работа опубликована в Astrophysical Journal Letters (препринт), кратко о находке сообщает пресс-релиз ALMA.
Авторы исследовали протокластер SSA22 в созвездии Водолея. Для наблюдений ученые использовали телескоп ASTE и, впоследствии, ALMA — Атакамскую большую миллиметровую решетку. Первичные данные, полученные ASTE, показали, что в центре области может находиться огромная галактика, светящаяся в субмиллиметровом диапазоне. Это радиочастотное излучение соответствует тем звездным системам, в которых наблюдается интенсивное звездообразование. Но из-за небольшого разрешения радиотелескопа, определить, ответственна ли за такое свечение одна галактика или несколько было невозможно и астрономы обратились к ALMA. Массив радиотелескопов обладает на порядок большей чувствительностью и в 60 раз большим разрешением.
Исследование области в диапазоне 1,1 миллиметра показало, что внутри протокластера находятся восемь ярких галактик, находящихся на пике звездообразования. Анализ красного смещения для этих объектов показал, что свет от них идет около 11,5 миллиардов лет, к тому же все они расположены в ограниченной области пространства.
Ранние исследования протокластера SSA22 с помощью телескопа Субару показали, что он обладает трехмерной структурой, которую можно объяснить существованием сложной сети из нитей темной материи внутри объекта. Новые обнаруженные галактики, по словам ученых, оказались точно в центре этой сети. Это подтверждает одну из гипотез о формировании ранних массивных галактик со вспышками звездообразования. Согласно ей, подобные системы могут возникать только в условиях высоких концентраций темной материи.
Подтвердить эту гипотезу ранее было очень сложно — как правило, такие галактики окружены большими количествами пыли, которая поглощает большую долю видимого излучения. Радиотелескопы же, как правило, не способны различить столь удаленные объекты, — не хватает разрешения приборов.
nplus1, 7 декабря 2015, Владимир Королёв
https://nplus1.ru/news/2015/12/07/alma-monstrous-galaxies
Astrophysical Journal Letters Декабрь 2015
Хидеки Умехата из Университета Токио
http://arxiv.org/abs/1510.08861
Глава 11-7-3
Астрономы делают первый «снимок» сети из темной материи, связывающей галактики
Апрель 2017
Комбинированное изображение, которое представляет собой объединение большого числа индивидуальных снимков, подтверждает предсказания о том, что галактики во Вселенной связаны воедино при помощи паутины из темной материи, которая до настоящего времени оставалась недоступной наблюдениям. Работа вышла в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«В течение нескольких десятилетий астрономы предсказывали существование нитей из темной материи между галактиками, которые действуют подобно паутинообразной сверхструктуре, связывающей воедино галактики», - сказал Майк Хадсон (Mike Hudson), профессор астрономии Университета Ватерлоо. – Этот снимок позволяет нам продвинуться на шаг дальше в изучении свойств темной материи – теперь мы не только прогнозируем существование этих волокон, но мы можем наблюдать их и измерять их параметры».
В своем исследовании Хадсон и его коллеги использовали метод, называемый слабым гравитационным линзированием. Этот метод основан на эффекте слабого искажения изображений далеких галактик под действием невидимых концентраций массы, таких как планета, черная дыра или, как в настоящем случае, темная материя. Этот эффект был измерен в рамках обзора неба проводимого в течение многих лет при помощи телескопа Канада-Франция-Гавайи.
Ученые объединили линзированные изображения более чем 23000 пар галактик, расположенных на расстоянии 4,5 миллиарда световых лет от нас, для создания комбинированного изображения, или карты, которая демонстрирует присутствие темной материи между двумя галактиками. Эти результаты показывают, что «мостик» из темной материи является наиболее прочным между системами, находящимися на расстоянии менее 40 миллионов световых лет друг от друга.
astronews.ru
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=9613
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2017
Майк Хадсон (Mike Hudson), профессор астрономии Университета Ватерлоо.
Глава 11-7-4
Темная материя может оказаться «рыхлой»
Апрель 2017
Астрономы использовали рентгеновскую космическую обсерваторию НАСА «Чандра» (Chandra) для изучения свойств темной материи, таинственной невидимой субстанции, на которую приходится большая часть материи Вселенной. В этом исследовании, объектами которого являются 13 скоплений галактик, анализируется возможность того, что темная материя может оказаться, скорее, «рыхлой», чем «холодной» - что вносит дополнительную сумятицу в представления о темной материи, которые и без этого не отличаются особой ясностью. ИсследованиевышловжурналеMonthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Наиболее популярной моделью темной материи является так называемая модель «холодной темной материи», согласно которой темная материя состоит из частиц массой не меньше массы протона. Это означает, что частицы темной материи движутся со скоростями намного меньше скорости света. Эта модель хорошо объясняет крупномасштабную структуру Вселенной, однако сталкивается с трудностями при объяснении распределения материи в пределах отдельной галактики.
В модели холодной темной материи плотность нормальной материи в ядре должна быть намного больше, чем наблюдаемая. Альтернативой модели холодной темной материи является модель, в которой частицы темной материи имеют крохотную массу и, проявляя волновые свойства, присущие всем частицам, формируют волны с длиной от пика до пика порядка 3000 световых лет, то есть в масштабе галактики. Так как нормальная материя притягивается к темной материи, распределение нормальной материи будет повторять распределение частиц темной материи.
В новой работе группа исследователей во главе с Тулой Бернал (Tula Bernal) из Национального политехнического института Мексики приводит свидетельства в пользу второй из этих гипотез. Согласно исследователям гипотеза «рыхлой» темной материи плохо согласуется с наблюдательными данными в том случае, если считать что её частицы находятся в «основном» состоянии, однако если предположить, что энергия некоторых из этих частиц отличается от энергии других частиц – то есть, если частицы «возбуждены» - то отмечается хорошее согласие с наблюдениями.