|
Темная материя, видимая сквозь лес
|
|
|
|
Плотные пики на графике распределения длин волн, наблюдаемые в лесу Лайман-Альфа, действительно напоминают множество небольших деревьев. Каждый из этих пиков представляет собой внезапное падение "освещенности" на определенной и узкой длине волны, эффективно отображая вещество, с которым столкнулся свет на своем пути к нам.
|
|
|
|
Это чем-то напоминает кукольный театр теней, где мы угадываем персонажа, находящегося между источником света и экраном, по его силуэту. "Тень" молекул водорода, подвешенных на огромных расстояниях между нами и светом, излучаемым еще более удаленными источниками интенсивного свечения, хорошо известна астрофизикам.
|
|
|
|
Используемые изображения называются спектрограммами. Они представляют собой разложение излучения, которое для простоты мы будем называть светом, но которое также включает частоты, невидимые нашим глазам, на составляющие его диапазоны длин волн.
|
|
|
|
"Это похоже на очень мелкозернистую радугу", - объясняет Симеон Берд, физик из Калифорнийского университета в Риверсайде и один из авторов исследования.
|
|
|
|
Мы видим радугу, когда солнечный свет проходит через призму (или каплю воды) и расщепляется на "составляющие", длины волн, которые смешиваются вместе, выглядят как белый свет.
|
|
|
На спектрограммах света, исходящего от космических источников, таких как квазары, происходит то же самое, только почти всегда отсутствуют некоторые частоты, видимые в виде черных полос, где отсутствует свет, как будто что-то отбрасывает тень. Это атомы и молекулы, с которыми свет столкнулся на своем пути.
|
|
|
|
Поскольку каждый тип атомов особым образом поглощает свет, оставляя своего рода сигнатуру на спектрограмме, можно проследить их присутствие, особенно водорода, самого распространенного элемента во Вселенной.
|
|
|
|
"Водород полезен, потому что он как бы указывает на темную материю", - объясняет Берд. Темная материя — одна из величайших проблем современных исследований Вселенной: мы до сих пор не знаем, что это такое, и никогда ее не видели, но мы уверены, что она существует в огромном количестве - большем, чем у обычной материи.
|
|
|
|
Берд и его коллеги использовали водород для косвенного отслеживания этого процесса. "Это все равно, что добавить краситель в струю воды: краситель будет следовать за водой. Темная материя притягивается, поэтому у нее есть гравитационный потенциал. Газообразный водород попадает в него, и вы используете его как индикатор темной материи. Там, где она плотнее, темной материи больше. Вы можете считать водород красителем, а темную материю - водой."
|
|
|
|
Работа Берда и его коллег заключается не только в наблюдении за темной материей. В современных исследованиях космоса существуют некоторые так называемые "противоречия", или расхождения между наблюдениями и теоретическими предсказаниями.
|
|
|
|
Это все равно что открыть банку с очищенными помидорами и обнаружить внутри стеклянные шарики: исходя из ваших предположений о том, как устроен мир, вы ожидаете чего-то одного, но, к вашему удивлению, факты противоречат вам. Ваш здравый смысл эквивалентен теоретическим моделям физики: они приводят вас к предсказаниям относительно содержимого, но затем вы заглядываете в банку и остолбеневаете.
|
|
|
|
Могли произойти две вещи: у вас проблемы со зрением, и это действительно помидоры, или у вас неверная база знаний (возможно, вы находитесь в другой стране и неправильно прочитали этикетку на банке).
|
|
|
|
Нечто подобное происходит при изучении физики Вселенной. "Одной из текущих проблем является количество галактик в небольших масштабах и с низким красным смещением", - объясняет Берд. Вселенная с низким красным смещением находится относительно близко к нам.
|
|
|
|
"В настоящее время существуют две гипотезы, объясняющие расхождение между наблюдениями и ожиданиями: существует невиданная ранее частица, о которой мы ничего не знаем, или что со сверхмассивными черными дырами внутри галактик происходит что-то странное. Черные дыры каким-то образом замедляют рост галактик и, таким образом, вносят путаницу в наши расчеты структуры".
|
|
|
|
Работа Берда и его коллег подтвердила обоснованность этого предположения (так что это действительно шарики, а не помидоры). Это также дало нечто большее.
|
|
|
|
"Значимость этого обнаружения все еще довольно мала, поэтому оно пока не является полностью убедительным. Но если это подтвердится в более поздних наборах данных, то гораздо более вероятно, что это новая частица или какой-то новый тип физики, а не черные дыры, которые мешают нашим расчетам", - заключает Берд.
|
|
|
|
Источник
|
