|
Скопление галактик Пуля и темная материя
|
|
|
|
До сих пор скопление галактик «Пуля» считалось свидетельством существования темной материи. Международная группа исследователей проанализировала новые данные и текущие изображения, полученные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). По словам исследователей, наблюдения также согласуются с альтернативным объяснением, не предполагающим существование темной материи. Если последняя действительно присутствует, то, вероятно, в меньших количествах, чем предполагалось до сих пор. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review D.
|
|
|
|
Около 4 миллиардов лет назад в космосе произошло огромное столкновение: два скопления галактик — скопления из сотен галактик — столкнулись друг с другом на скорости более 2500 километров в секунду. Скопления галактик содержат миллиарды звезд. Однако большая часть их видимой материи состоит из межзвездного газа.
|
|
|
|
Во время прохождения двух газовых облаков друг сквозь друга они значительно замедлялись силами трения и сильно нагревались. С помощью рентгеновских телескопов горячие облака можно наблюдать с Земли как два размытых пятна, расположенных относительно близко друг к другу.
|
|
|
|
|
|
|
Известность в космосе
|
|
|
|
Однако галактики в двух скоплениях смогли беспрепятственно пройти друг сквозь друга: расстояние между отдельными звездами настолько велико, что они просто пролетают мимо друг друга. Таким образом, два скопления галактик отделились от межзвездного газа, который они несли с собой.
|
|
|
|
Скопление 1 теперь находится слева от левого газового облака, а скопление 2 — справа от правого. Вместе эти четыре структуры образуют то, что известно как Пулевое скопление. Оно заслужило определенную известность среди астрофизиков, поскольку считается убедительным доказательством существования темной материи.
|
|
|
|
Если внимательно посмотреть на изображения этого образования, можно увидеть, что галактики за Пулевым скоплением выглядят искаженными, приобретая форму полумесяца. Причина этого — эффект гравитационного линзирования. Это относится к явлению, предсказанному Альбертом Эйнштейном, согласно которому большие массы отклоняют свет.
|
|
|
|
Однако, как ни удивительно, это отклонение не особенно велико в области двух светящихся облаков материи — то есть там, где должна быть сосредоточена наибольшая масса. Вместо этого скопления галактик справа и слева от них оказывают гораздо более сильный линзирующий эффект, несмотря на свою малую массу. Таким образом, кажется, что здесь скрыта дополнительная материя, которую мы не можем увидеть.
|
|
|
|
«Это наблюдение до сих пор считалось доказательством существования темной материи», — объясняет профессор Павел Кроупа из Института радиационной и ядерной физики им. Гельмгольца Боннского университета, член междисциплинарных исследовательских областей «Моделирование» и «Материя».
|
|
|
|
Это связано с тем, что, согласно современной теории, темная материя оказывает гравитационное воздействие, но не взаимодействует с обычной материей. В результате, в отличие от газовых облаков, она не замедляется трением и не отделяется от видимой материи в скоплениях галактик.
|
|
|
|
Альтернативная теория также может объяснить наблюдаемые явления.
|
|
|
|
Однако у нас до сих пор нет прямых доказательств существования темной материи. Израильский физик, профессор Мордехай Милгром, еще четыре десятилетия назад предложил альтернативную гипотезу, не включающую темную материю — «модифицированную ньютоновскую динамику» (MOND). Тем не менее, она до сих пор считается маргинальной теорией — в основном потому, что ранее предполагалось, что она не может объяснить наблюдения в скоплении Пуля.
|
|
|
|
«Однако в нашем исследовании мы показываем, что, наоборот, скопление Пуля на самом деле особенно согласуется со сценарием MOND», — говорит коллега Кроупы, Дун Чжан, который выполнил большую часть расчетов.
|
|
|
|
Новые данные с космического телескопа Джеймса Уэбба позволяют лучше и точнее рассчитать количество звезд в обоих скоплениях. Сегодня также известно, что скопление Пуля содержит большое количество тяжелых элементов, таких как железо и кислород. Они образуются в процессах термоядерного синтеза внутри звезд, но только если звезды очень массивны.
|
|
|
|
«Если массивные звезды в конечном итоге сгорают, они превращаются в нейтронные звезды или черные дыры», — объясняет Чжан. «Как и темная материя, обе они невидимы и могут быть обнаружены только благодаря огромным гравитационным силам, которые они оказывают».
|
|
|
|
Темной материи вдвое меньше — или совсем нет?
|
|
|
|
Соавтор, доктор Индранил Баник (Университет Портсмута), смог показать, что наблюдаемый эффект гравитационного линзирования можно объяснить недавно рассчитанным количеством видимых звезд, нейтронных звезд и черных дыр.
|
|
|
|
«Остатки массивных звезд в определенной степени берут на себя роль темной материи в сценарии MOND», — говорит Кроупа. «Даже в стандартной модели, которая предполагает существование темной материи, ее постулируемое количество должно быть значительно уменьшено — примерно вдвое».
|
|
|
|
Профессор физики из Бонна убежден, что данное исследование делает сценарий MOND гораздо более правдоподобным.
|
|
|
|
Источник
|
