Тёмная материя опоясывает Землю вдоль экватора

Предположение о том, что Земля окружена поясом из тёмной материи, родилось как попытка объяснить расхождения в расчётах. Масса Земли, прежде определённая Международным астрономическим союзом (IAU), оказалась несколько меньше значений, полученных в ходе новых вычислений. По мнению учёных, причина кроется в гравитационном воздействии таинственной субстанции.

Существование тёмной материи впервые было предсказано в первой половине XX века. Косвенно она проявляет себя через гравитационное взаимодействие с планетами и звёздами, галактиками и скоплениями галактик, однако она никак не взаимодействует с электромагнитным излучением. Считается, что гипотетическая материя участвует лишь в двух из четырёх фундаментальных взаимодействий: слабом и гравитационном.

Вместе с тем, учитывая недавние корректировки, на долю тёмной материи приходится 26,8%, а тёмной энергии 68,3% Вселенной. Поэтому нет ничего удивительного в том, насколько учёные заинтересованы в экспериментальном исследовании этих таинственных составляющих мироздания.

"Масса планеты была подсчитана при помощи орбитальных группировок навигационных аппаратов, ─ говорит Бен Харрис (Ben Harris) из Техасского университета в Арлингтоне. ─ Мы имеем очень чёткое представление пространственного положения и орбиты наших спутников системы GPS".

Ещё в 2009 году физики заметили, что у запускаемых с Земли космических аппаратов происходят незначительные повторяющиеся изменения в скорости, которые не могут быть списаны ни на одно из известных явлений. Именно тогда впервые возникла идея объяснить существующие неточности гравитационным эффектом тёмной материи.



На конференции Американского геофизического союза (AGU), проходившей с 9 по 13 декабря 2013 года в Сан-Франциско, эта сомнительная гипотеза обрела второе дыхание, поскольку учёные столкнулись с новыми расхождениями в расчётах.

Согласно представленному на конференции докладу, исследователями были учтены результаты наблюдений американской навигационной системы GPS, российской ГЛОНАСС, а также европейской Galileo. Учитывая силу притяжения, оказываемую на каждый искусственный спутник, была рассчитана масса Земли. Значения превысили прежние расчёты на 0,005-0,008%.

Хотя полученные отклонения незначительны и составляют лишь тысячную долю процента, они всё же не находят должного научного обоснования. Версия о массивном кольце тёмной материи, толщиной более сотни километров, которое опоясывает Землю вдоль экватора, не противоречит основной теории и при этом помогает объяснить расхождения.

Добавим, что физики уже не первый год охотятся за тёмной субстанцией, пытаясь обнаружить следы её существования и узнать из чего она состоит. Среди последних наиболее крупных экспериментов, помогающих этому направлению науки, можно назвать проект LUX ("Большой подземный ксеноновый детектор"), а также пятилетнюю программу Dark Energy Survey, старт которой был дан в августе 2013 года.

http://www.vesti.ru/doc.html?id=1190486&cid=2161

Учёные получили первое объёмное изображение нити тёмной материи

Астрономы утверждают, что им впервые удалось получить трёхмерное изображение одного из самых загадочных образований космоса – нити или филамента из тёмной материи.

Впервые "разглядеть" космическую структуру, связывающую два галактических кластера, учёным удалось в начале 2012 года. А ведь ещё недавно исследователи космоса могли только догадываться о существовании подобных невидимых образований.

Считается, что эти гигантские нити пронизывают всю Вселенную, образуя подобие запутанной паутины. В их основе лежат невзаимодействующие со светом частицы тёмной материи. Поэтому обнаружить такие объекты можно только за счёт их гравитационного воздействия на окружающее пространство.

Согласно теории, в местах пересечения нитей тёмной материи расположены крупные галактические скопления. Получается, что эта сеть поддерживает структуру Вселенной.

Руководствуясь этой гипотезой, международная команда астрономов искала признаки филамента в районе крупнейшего галактического скопления MACS J0717, расположенного в 5,4 миллиардах световых лет от Земли.


Изображение крупного галактического кластера MACS J0717, полученное телескопом "Хаббл" (иллюстрация NASA, ESA, Harald Ebeling/University of Hawaii, Jean-Paul Kneib/LAM).

"Мы давно работаем с этим галактическим кластером и знаем, что он активно растёт, следовательно, является главной мишенью для поисков фрагментов космической паутины", — говорит ведущий автор исследований Харальд Эбелинг (Harald Ebeling) из Гавайского университета.

В работах была задействована, кажется, вся "тяжёлая артиллерия", которая имеется в арсенале исследователей космоса. Эбелинг и его коллеги проанализировали изображения области, полученные с помощью телескопов Hubble, Subaru и CFHT. Для исследований по методу гравитационного линзирования также были задействованы результаты спектрального анализа из обсерваторий Кека (Keck Observatory) и Джемини (Gemini Observatory).

Поясним последнее. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, свет изгибается, проходя через или вблизи объектов с большой массой. Нити тёмной материи невидимы, но их масса достаточно велика, чтобы искривить свет. Поэтому изображение галактик, расположенных за этими структурами, искажается. Это явление называется гравитационной линзой.

Учёные сопоставили данные от спектрофотометров с изображениями, выполненными в высоком разрешении. Такой подход позволил найти небольшие искривления отдельных галактик и таким образом установить, где расположен филамент.

Чтобы построить трёхмерную модель кластера и нити, астрономы проанализировали данные со всех использованных инструментов и измерили расстояния между тысячами галактики, а также определили направление и скорость движения многих из них.

По словам исследователей, изученный фрагмент космической сети, соединяющий галактики в кластере MACS J0717, оказался поистине огромным. Длина его составила 60 миллионов световых лет, а масса значительно превышает предсказания теоретических расчётов. Доля звёзд и обычной материи в этой области составляет не более двух процентов, а остальную массу обеспечивает тёмная материя.


Рассматривая галактический кластер с другой точки зрения, можно понять, какова настоящая длина филамента из тёмной материи (показан пунктирной линией) (иллюстрация NASA, ESA, Harald Ebeling/University of Hawaii, Karen Teramura/University of Hawaii).

Добавим, что большие надежды учёных на обнаружение новых участков вселенской паутины связаны с космическим телескопом "Джеймс Вебб" (James Webb Space Telescope), запуск которого намечен на 2018 год.

http://www.vesti.ru/doc.html?id=936204&cid=2161

Астрономы обнаружили загадочный сигнал, источником которого может быть темная материя

В настоящее время множество групп ученых занимается поисками таинственной темной материи и сигналов, источниками которых являются частицы этой материи. К сожалению, все эти поиски пока еще не принесли никаких более-менее значимых результатов, но полученные в ходе проведенных исследований подсказки и намеки указывают на то, что это открытие должно произойти в самом скором времени. Более того, оно может происходить прямо сейчас благодаря работе ученых-физиков из Лаборатории физики элементарных частиц и космологии (Laboratory of Particle Physics and Cosmology, LPPC) Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL). Эти ученые, произведя доскональный анализ огромного объема научных данных, касающихся космического рентгеновского излучения, возможно, уже идентифицировали сигналы, источником которых являются частицы неуловимой темной материи, материи, существующей в рамках законов, выходящих за пределы Стандартной Модели физики элементарных частиц.

Когда ученые-астрономы и астрофизики занимаются изучением динамики массивных космических объектов и гравитационных сил, они сталкиваются с большой загадкой. Если принять во внимание только обычную материю, которую можно увидеть при помощи астрономических и "пощупать" при помощи физических инструментов, то уравнения, описывающие динамику движения космических объектов, просто не складываются. Массы видимой материи просто недостаточно для создания гравитационных сил, воздействующих на изучаемые космические объекты. Отсюда следует вывод, что в космическом пространстве Вселенной скрывается нечто таинственное и невидимое, не взаимодействующее со светом и электромагнитными волнами. Единственным проявлением так называемой темной материи, на долю которой, как высчитали ученые, приходится более 80 процентов от общего количества материи во Вселенной, являются индуцируемые ею гравитационные силы.

Группа из университета EPFL, возглавляемая Олегом Ручейским (Oleg Ruchayskiy) и Алексеем Боярским (Alexey Boyarsky), профессором Лейденского университета, Нидерланды, занималась анализом данных о рентгеновском излучении, испускаемым двумя космическими объектами - скоплением галактик Персея (Perseus galaxy cluster) и галактики Андромеда (Andromeda galaxy). Эти данные содержали записи о сотнях тысяч сигналов, принятых рентгеновским космическим телескопом XMM-Newton Европейского космического агентства. После того, как ученые "просеяли" все данные через фильтр, "отбросивший" сигналы от известных элементарных частиц и атомов, они обнаружили некую аномалию, существование которых не могло быть следствием ошибок измерения и низкой точности используемых инструментов.

Сигнал проявляется в рентгеновском спектре как слабое нетипичное излучение фотонов с характеристиками, которые не соответствуют характеристикам излучения любого вида известной материи. "Распределение сигналов в точности соответствует нашим ожиданиям относительно темной материи, которая концентрируется ближе к центру сверхмассивных объектов. Именно оттуда идет достаточно сильный сигнал, который ослабляется и рассеивается ближе к границам объекта" - рассказывает Ручейский, - "Для подтверждения достоверности наших наблюдений мы просмотрели и данные относительно нашей собственной галактики, галактики Млечного Пути. И в этом случае ситуация с неизвестным излучением была в точности такой же самой".

Предполагаемым источником зарегистрированных сигналов является достаточно редкий случай распада гипотетической частицы, называемой стерильным нейтрино, при котором испускается фотон рентгеновского излучения. "Если наши результаты найдут подтверждение в дальнейших экспериментах, это откроет абсолютно новое направление исследований в области физики элементарных частиц" - рассказывает Ручейский, - "В случае подтверждения результаты нового открытия могут быть использованы для строительства новых телескопов, предназначенных для изучения сигналов от частиц темной материи. В любом случае, теперь мы будем знать куда смотреть, чтобы обнаружить структуры темной материи в космосе, восстановить последовательность процессов и событий, происходивших во время формирования Вселенной".

http://www.dailytechinfo.org/news/6550-astronomy-obnaruzhili-zagadochnyy-signal-...

Обнаружена таинственная темная галактика, которая вообще не излучает видимого света

Астрономы обнаружили очень необычную галактику, которая может помочь улучшить наше понимание темной материи.



Точная природа темной материи и темной энергии, которые, как считается, составляют до 96% наблюдаемой Вселенной, остается одной из самых важных неразрешенных загадок современной физики.

Несмотря на прилагаемые усилия, ученым не удавалось наблюдать темную материю непосредственно, поскольку она не поглощает, не испускает и не отражает электромагнитное излучение, что делает ее невидимой.

Недавно астрономы обнаружили присутствие ранее неизвестной карликовой галактики, названной FAST J0139+4328, которая находится на расстоянии 94 миллионов световых лет от Земли.

Что делает эту галактику особенно интригующей, так это то, что она вообще не излучает никакого видимого света и, похоже, почти полностью состоит из темной материи.

Этот тип галактик известен – что неудивительно – как темные галактики.

“Результаты дают доказательства, подтвержденные теперь наблюдениями, что FAST J0139+4328 является изолированной темной карликовой галактикой, – пишут ученые из Китайской академии наук в Пекине. – Это первый случай обнаружения изолированной темной галактики в ближайшей Вселенной”.

Поскольку мы до сих пор не понимаем природу темной материи, трудно понять, как именно формируется такая галактика и какую роль играет темная материя в формировании галактик, подобных нашей.

Некоторые ученые даже задаются вопросом, существует ли темная материя вообще, и может ли какое-то другое явление объяснить те несоответствия, которые, как считается, темная материя решает.

https://etm-club.site/obnaruzhena-tainstvennaya-temnaya-galaktika-kotoraya/

Миссия “Арракис” призвана раскрыть секреты темной материи

Европейское космическое агентство (ESA) работает над новой миссией по поиску темной материи и выяснению того, из чего она состоит.

Агентство недавно объявило о новой миссии своей научной программы: небольшой телескоп на орбите Земли под названием “Арракис”. И хотя его название навеяно фантастическим романом “Дюна”, он не будет искать песчаных червей или “специи” на пустынной планете.

Вместо этого, этот маленький спутник займется большим делом и попытается отследить одну из самых неуловимых и загадочных субстанций во Вселенной – темную материю. Этим термином называют гипотетическую невидимую материю, которой во Вселенной, как считается, значительно больше, чем обычной, и она оказывает соответствующее гравитационное воздействие на окружающую среду.

Миссия классифицируется как быстрая (F), что означает, что она более сфокусирована и имеет меньшее время для подготовки (менее десяти лет до запуска), чем другие типы миссий ESA. Предыдущая миссия F, выбранная агентством в 2019 году, называется Comet Interceptor (Кометный перехватчик). Уже запущенный в космос и “припаркованный” в стабильной точке Солнечной системы, этот зонд ждет, когда появится комета и пролетит мимо него. Это должно произойти примерно во время запуска “Арракиса” в начале 2030-х годов.

Следуй за светом

Поскольку темная материя все еще ускользает от обнаружения, миссия будет нацелена на источники света, которые чувствительны к ней. Специалисты полагают, что нормальная материя – то, что действительно излучает свет, например, звезды в галактиках – двигаются в основном под влиянием темной материи, которая более многочисленна.

Ученые считают, что целые галактики перемещаются в пространстве под воздействием темной материи, как маяки, расставленные по невидимому океану. Однако их движение неровное, поскольку считается, что темная материя распределена по Вселенной неравномерно, образуя “космическую паутину” на огромных расстояниях, а в масштабах галактики она выглядит более комковатой. Некоторые из этих скоплений должны быть населены небольшими галактиками, называемыми карликовыми, в то время как другие состоят полностью из темной материи.

Есть также останки карликовых галактик, которые слишком близко подошли к галактикам-хозяйкам, вокруг которых они вращаются. Поскольку окружающая темная материя разрывает эти галактики на части гравитационными приливами, они начинают распадаться на длинные потоки звезд, которые огибают огромные пространства. Эти тонкие световые завесы – еще одна связь с невидимым. Считая и измеряя их формы, исследователи могут сделать вывод о том, из какого типа частиц состоит темная материя, и в конечном итоге определить, какая космологическая модель является наиболее точной.



Сгущение в пространстве – надежное подтверждение космологических моделей, поскольку оно просто представляет собой результат действия гравитации на материю. Однако сами модели дают противоречивые предсказания относительно количества этих сгустков, которое может быть больше или меньше в зависимости от того, из какого типа частиц или частиц, по предположению, состоит темная материя.

В “стандартной” модели космологии предполагается, что частицы темной материи являются “холодными”, то есть тяжелыми и медленно движущимися (примером могут служить “слабо взаимодействующие массивные частицы”, или вимпы). Это подразумевает, что наш Млечный Путь будет содержать сотни скоплений темной материи, в некоторых из которых будут находиться карликовые галактики. Проблема в том, что удается обнаружить только несколько десятков карликовых галактик вокруг нас, что очень озадачивает. Это может означать, что большинство этих скоплений состоит из темной материи.

Однако у космологов есть и другие идеи. Например, если темная материя “теплая”, то есть частицы намного легче и быстрее, например, стерильные нейтрино, то таких скоплений будет намного меньше. Наблюдения могут дать окончательный ответ на вопрос, какая модель верна, но для этого сначала нужно провести точную перепись карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути.

Вершина айсберга

Есть серьезные основания полагать, что карликовые галактики, обнаруженные до сих пор вблизи Млечного Пути или других крупных галактик, являются лишь верхушкой айсберга, и что многие другие остаются скрытыми за светом своих хозяек. “Арракис” сможет обнаружить это недостающее количество даже на больших расстояниях от нас.

Наблюдение за этим слабым светом звезд оказалось сложной задачей даже для самых больших телескопов на Земле, поскольку оно требует очень глубокой визуализации и съемки больших участков неба. Кроме того, мешает земная атмосфера. “Арракис” будет вести наблюдения из космоса с помощью инновационной камеры, которая проникает глубже как в оптическую, так и в ближнюю инфракрасную часть спектра, и имеет гораздо более широкое поле зрения. (Кстати, камеры этого типа могут также смотреть с отличным разрешением и на Землю).

Примерно около сотни звездных систем, похожих на Млечный путь, которые будут исследоваться, находятся на расстоянии около 100 миллионов световых лет, где до сих пор было обнаружено лишь несколько карликовых галактик и ни одного звездного потока. Когда ученые будут знать количество новых открытых карликовых галактик и их распределение в пространстве, они смогут определить правильную космологическую модель.

“Арракис” найдет многие недостающие фрагменты головоломки, которую представляет собой темная материя, дополняя то, что мы уже знаем из близлежащей Вселенной, и то, что мы узнаем в будущем от других предстоящих телескопов, таких как “Евклид” или обсерватория имени Веры Рубин.

Есть надежда, что эти подробные, комбинированные наблюдения наконец-то раскроют тайну темной материи и помогут нам понять, из чего состоит большая часть материи в нашем мире.

https://etm-club.site/missiya-arrakis-prizvana-raskryt-sekrety-temnoj-mate/