|
Заметили взаимодействие частиц темной материи
|
|
|
|
Новые наблюдения за скоплением Abell 3827 с помощью массива телескопов ALMA показали, что темная материя в нем все-таки движется совместно с галактиками, а значит, вводить силу взаимодействия между частицами темной материи для объяснения картины гравитационного линзирования на скоплении не нужно. Результаты новых наблюдений астрономы представили на научной конференции, состоявшейся в рамках Европейской недели астрономии и космической науки (European Week of Astronomy and Space Science, EWASS 2018), препринт статьи выложен на сайте arXiv.org.
|
|
|
|
Темная материя — одна из самых больших загадок физики и астрономии. С одной стороны, концепция темной материи позволяет сравнительно просто объяснить наблюдаемые кривые вращения галактик и темп расширения нашей Вселенной, а также корректно описать процессы гравитационного линзирования на галактиках и скоплениях галактик. С другой стороны, помимо гравитационного притяжения темная материя практически не взаимодействует с обычной материей и даже сама с собой. По крайней мере, ни многочисленные наземные эксперименты по поиску таких взаимодействий, ни наблюдения за галактическими гало до сих пор успехом не увенчались. Конечно, эти неудачи можно списать на какие-то другие неизвестные эффекты, но сама по себе «неуловимость» темной материи выглядит довольно странно. Настолько странно, что некоторые ученые начинают сомневаться в ее реальности.
|
|
|
Впрочем, три года назад, в апреле 2015 года, группа астрономов под руководством Ричарда Мэсси (Richard Massey), кажется, нашла довольно сильный аргумент в пользу существования темной материи. В ходе наблюдений за столкновениями галактик в скоплении Abell 3827 с помощью космического телескопа «Хаббл» и наземного телескопа VLT ученые обнаружили, что темная материя, сопровождающая галактики, немного «отстает» от них. Этот факт удалось установить по гравитационному линзированию фонового источника на скоплении — по искажению света источника исследователи рассчитали распределение темной материи в скоплении, а затем сравнили его с видимым положением галактик. Оказалось, что расстояние между максимумами этого распределения и центрами ближайших к ним галактик составляет около пяти тысяч световых лет — при том, что характерный размер центрального ядра скопления оценивается примерно сотней тысяч световых лет. Следовательно, частицы темной материи, из которых состоят галактическое гало, все-таки могут взаимодействовать друг с другом с помощью каких-то новых сил, отличных от гравитационных. Это противоречит общепринятой в космологии модели CDM (Cold Dark Matter, холодная темная материя).
|
|
|
|
Тем не менее, из новой статьи, подготовленной той же группой астрономов под руководством Ричарда Мэсси, следует, что в действительности никакого «отставания» темной материи в скоплении Abell 3827 не было. На этот раз ученые более пристально изучили гравитационное линзирование на скоплении, задействовав не только телескопы «Хаббл» и VLT, но и массив радиотелескопов ALMA, в состав которого входит более 60 антенн (54 антенны диаметром 12 м и 12 антенн диаметром 7 м). Конкретно в этом измерении участвовало 44 двенадцатиметровые антенны, которые регистрировали излучение в диапазонах 89,9 – 93,8 и 101,8 – 105,6 гигагерц со спектральным разрешением около 15,6 мегагерц (такой диапазон отвечает ультракоротким радиоволнам, наиболее близким к инфракрасному излучению). Это более чем в 30 раз превосходит спектральное разрешение телескопа «Хаббл». Угловое разрешение полученного изображения составило примерно 0,5 угловых секунд (угловое разрешение телескопа «Хаббл» находится на уровне 0,7 угловых секунд).
|
|
|
|
Новые данные позволили более корректно вычесть из результатов наблюдений фоновое излучение, которое мешало точно определить положение фонового источника и его изображений. Из-за этих погрешностей в прошлый раз распределение темной материи в скоплении было рассчитано не совсем верно. В новой статье ученые повторили старые расчеты с помощью программ LENSTOOL и GRALE, которые немного по-разному моделируют искривление света, проходящего рядом с массивными объектами. В результате расстояние между максимумами распределений и центрами галактик уменьшилось, а в некоторых случаях упало практически до нуля.
|
|
|
|
Таким образом, авторы статьи заключают, что картина гравитационного линзирования на скоплении Abell 3827 в целом согласуется с моделью CDM, и для ее объяснения вводить дополнительное взаимодействие между частицами темной материи не нужно. Также астрономы подчеркивают, что высокое пространственное и спектральное разрешение массива ALMA делает его идеальным инструментом для изучения гравитационного линзирования, и отмечают, что скопление Abell 3827 все еще представляет интерес для исследований темной материи из-за своей необычной формы.
|
|
|
|
В октябре прошлого года исследователи из Швейцарии и Великобритании показали, что данные наблюдений сильного гравитационного линзирования скоплений галактик, собранные телескопом «Хаббл», противоречат модели CDM — согласно этой модели, самая яркая галактика скопления должна находиться поблизости от центра масс темной материи, однако в действительности она немного от него отклоняется. Кроме того, на прошлой неделе астрономы из Йельского университета сообщили о том, что галактика NGC1052-DF2, судя по всему, вообще не содержит темной материи. Таким же странным поведением отличается еще шесть древних галактик, доля темной материи в которых чрезвычайно мала.
|
|
|
|
Источник
|
