Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Реальна ли темная материя?

Реальна ли темная материя?
Вот уже много лет астрономы и физики спорят. Реальна ли таинственная темная материя, которую мы наблюдаем глубоко во Вселенной, или то, что мы видим, является результатом тонких отклонений от известных законов гравитации?


В 2016 году голландский физик Эрик Верлинде предложил теорию второго типа: возникающую гравитацию. Новое исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, расширяет границы наблюдений за темной материей до неизвестных внешних областей галактик и дает переоценку нескольких моделей темной материи и альтернативных теорий гравитации. Измерения силы тяжести 259000 изолированных галактик показывают очень тесную связь между вкладом темной материи и вкладом обычной материи, как это предсказано в теории возникающей гравитации Верлинде и альтернативной модели Модифицированной ньютоновской динамики. Результаты согласуются с компьютерным моделированием Вселенной, в котором предполагается, что темная материя - это «реальный материал».

Новое исследование было проведено международной группой астрономов во главе с Марго Брауэр. В 2016 году Брауэр также провела первую проверку идей Верлинде; на этот раз к исследовательской группе присоединился и сам Верлинде.

Материя или гравитация?

До сих пор темная материя никогда не наблюдалась напрямую - отсюда и название. То, что астрономы наблюдают в ночном небе, - это последствия потенциально присутствующей материи: искривление звездного света, звезды, которые движутся быстрее, чем ожидалось, и даже влияние на движение целых галактик. Без сомнения, все эти эффекты вызваны гравитацией, но вопрос в том, действительно ли мы наблюдаем дополнительную гравитацию, вызванную невидимой материей, или сами законы гравитации - это то, что мы еще не полностью поняли?

Чтобы ответить на этот вопрос, в новом исследовании используется метод, аналогичный использовавшемуся в первоначальном тесте в 2016 году. Ученые используют продолжающуюся серию фотографических измерений, начатую десять лет назад: исследование KiloDegree Survey (KiDS), проведенное с помощью обзорного телескопа ESO VLT в Чили. В наблюдениях измеряется, как свет звезд из далеких галактик отклоняется силой тяжести на пути к нашим телескопам. В 2016 году измерения таких «линзовых эффектов» охватывали только площадь около 180 квадратных градусов на ночном небе, и были расширены примерно до 1000 квадратных градусов, позволяя исследователям измерить распределение силы тяжести примерно в миллионе различных галактик.

Сравнительное тестирование

Брауэр и ее коллеги отобрали более 259 000 изолированных галактик, для которых смогли измерить так называемое «отношение радиального ускорения» (RAR). Это RAR сравнивает величину гравитации, ожидаемую на основе видимого вещества в галактике, с величиной гравитации, которая действительно присутствует. Иными словами, результат показывает, сколько существует «дополнительной» гравитации в дополнение к гравитации, создаваемой нормальным веществом. До сих пор количество дополнительной гравитации определялось только во внешних областях галактик путем наблюдения за движением звезд, а в области, примерно в 5 раз большей, путем измерения скорости вращения холодного газа. Используя линзирующие эффекты гравитации, исследователи теперь могли определять RAR при силе гравитации, которая была в 100 раз меньше, что позволяло им проникать намного глубже в области, находящиеся далеко за пределами отдельных галактик.

Это позволило чрезвычайно точно измерить дополнительную гравитацию - но является ли эта гравитация результатом невидимой темной материи или нужно улучшить наше понимание самой гравитации? Автор Кайл Оман указывает, что предположение о «реальных вещах», по крайней мере, частично, похоже, работает: «В нашем исследовании мы сравниваем измерения с четырьмя различными теоретическими моделями: две, которые предполагают существование темной материи и составляют основу компьютерного моделирования нашей Вселенной, и два, которые изменяют законы гравитации - модель эмерджентной гравитации Эрика Верлинде и так называемая «Модифицированная ньютоновская динамика» или MOND. Одна из двух имитаций темной материи, MICE, делает прогнозы, которые очень совпадают с нашими измерениями. Для нас стало неожиданностью, что другое моделирование, BAHAMAS, привело к очень разным предсказаниям. То, что предсказания двух моделей вообще различались, уже было удивительно, поскольку модели очень похожи. Более того, мы ожидали, что при обнаружении разницы лучше будет работать BAHAMAS. Он гораздо более подробная модель, чем MICE. Тем не менее, MICE работает лучше, если мы сравним его прогнозы с нашими измерениями. В будущем, основываясь на наших выводах, мы хотим продолжить изучение причин различий между симуляциями».


Молодые и старые галактики

Похоже, что одна модель темной материи действительно работает. Но альтернативные модели гравитации также предсказывают измеренный RAR. Какая же модель верна? Марго Брауэр, возглавлявшая исследовательскую группу, продолжает: «Основываясь на тестах, мы пришли к первоначальному выводу, что две альтернативные модели гравитации и MICE достаточно хорошо соответствуют наблюдениям. Но самое захватывающее было еще впереди: потому что у нас был доступ более чем 259 000 галактик. Мы могли бы разделить их на несколько типов - относительно молодые синие спиральные галактики по сравнению с относительно старыми красными эллиптическими галактиками». Эти два типа галактик возникают по-разному: красные эллиптические галактики образуются, когда разные галактики взаимодействуют, например, когда две синие спиральные галактики проходят близко друг к другу или даже сталкиваются. В результате в рамках теории частиц темной материи ожидается, что соотношение между регулярной и темной материей в различных типах галактик может быть разным. С другой стороны, такие модели, как теория Верлинде и MOND, не используют частицы темной материи и поэтому предсказывают фиксированное соотношение между ожидаемой и измеренной гравитацией в двух типах галактик, то есть независимо от их типа.

«Мы обнаружили, что RAR для двух типов галактик значительно различаются. Это было бы сильным намеком на существование темной материи как частицы», сообщает Брауэр.

Но есть нюанс: газ. Многие галактики окружены диффузным облаком горячего газа, которое очень трудно наблюдать. Если бы это было так, что вокруг молодых голубых спиральных галактик почти не было бы газа, а старые красные эллиптические галактики жили в большом газовом облаке - примерно такой же массы, как сами звезды, - тогда это могло бы объяснить разницу в RAR между двумя типами. Следовательно, чтобы прийти к окончательному заключению об измеренной разнице, необходимо также измерить количество диффузного газа - а это как раз то, что невозможно с помощью телескопов KiDS. Другие измерения были выполнены для небольшой группы из примерно сотни галактик, и эти измерения действительно обнаружили больше газа вокруг эллиптических галактик, но все еще неясно, насколько репрезентативны эти измерения для 259000 галактик, которые были изучены в текущем исследовании.

Если окажется, что дополнительный газ не может объяснить разницу между двумя типами галактик, то результаты измерений будет легче понять с точки зрения частиц темной материи, чем с точки зрения альтернативных моделей гравитации. Но и тогда вопрос еще не решен. Хотя измеренные различия трудно объяснить с помощью MOND, Эрик Верлинде все же видит выход для своей собственной модели. Верлинде: «Моя текущая модель применима только к статическим, изолированным сферическим галактикам, поэтому нельзя ожидать, что можно будет различать разные типы галактик. Я рассматриваю эти результаты как вызов и вдохновение для разработки асимметричной, динамической версии моей теории в какие галактики с другой формой и историей могут иметь различное количество «видимой темной материи».

Поэтому даже после новых измерений спор между темной материей и альтернативными теориями гравитации еще не урегулирован. Тем не менее, новые результаты - это большой шаг вперед: если измеренная разница в гравитации между двумя типами галактик верна, то окончательная модель, какая бы она ни была, должна быть достаточно точной, чтобы объяснить её. Это означает, что многие существующие модели могут быть отброшены, что значительно сокращает спектр возможных объяснений. Кроме того, новое исследование показывает, что необходимы систематические измерения горячего газа вокруг галактик. Эдвин Валентийн формулирует следующее: «Как астрономы-наблюдатели, мы достигли точки, когда можем измерить дополнительную гравитацию вокруг галактик точнее, чем количество видимой материи. Противоречивый вывод состоит в том, что сначала нужно измерить присутствие обычной материи в форме горячего газа вокруг галактик, прежде чем будущие телескопы, такие как Евклид, наконец смогут разгадать загадку темной материи».

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
-1
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
0
e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого.

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого. Ранее эта система была не популярна. Затем вспыхнул COVID-19, и все перешли на «удалёнку»: школы, ВУЗы, компании. Электронное обучение стало нужным в глобальном мас...
28.12.23 18:10
0
5
Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток.

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...
30.09.23 06:25
0
9
Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...
22.09.23 09:06
0
-1
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
17
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
2
Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Расположенная в соседней галактике солнцеподобная звезда постепенно съедается небольшой, но прожорливой черной дырой, теряя при каждом сближении с ней массу, эквивалентную трем Землям.

Открытие, сделанное астрономами Лестерского университета, опубликовано в журнале Nature Astronomy и представляет собой "недостающее звено" в наших знаниях о черных дырах, разрушающих орбитальные звезды. Оно позволяет предположить, что существует целый зверинец звезд, находящихся в процессе поглощения и до сих пор не обнаруженных. Астрономы обратили внимание на звезду благодаря яркой рентгеновской...
08.09.23 07:09
0
0
Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Совершенно случайно во время анализа данных обзора Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) астрономы из Университета Христа в Бангалоре (Индия) обнаружили новую кольцевую галактику, получившую обозначение DES J024008.08-551047.5. Она может принадлежать к редкому классу галактик с полярным кольцом.

Галактики с полярным кольцом (PRG) представляют собой системы, состоящие из S0-подобной галактики и полярного кольца, которые остаются раздельными в течение миллиардов лет. Обычно внешние полярные кольца, состоящие из газа и звезд, выстроены примерно перпендикулярно главной оси центральной галактики. На сегодняшний день открыто более 400 кандидатов в PRG, и только десятки из них были подтверждены...
05.09.23 16:01
0