Андрей Макронович предлагает Вам запомнить сайт «Космос»
Вы хотите запомнить сайт «Космос»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Без Космоса нет будущего!

Поиск по блогу

Запомнить
Читать

О сайте

Звезды спасли теорию холодной темной материи

развернуть

Звездные взрывы помогли спасти устоявшуюся картину Вселенной. С их помощью астрономы решили одну из двух главных проблем, которые мешали осознать сущность темной материи. Об истории спасения авторы рассказали Infox.ru.

http://universe-news.ru/files/i/explosion.jpg

 Астрономам, похоже, удалось решить проблему, которая угрожала разрушить всю современную теорию образования структуры Вселенной. Ученые под руководством Фабио Говернато из университета американского штата Вашингтон выяснили, почему карликовые галактики так не похожи на своих более крупных собратьев. Разгадка опубликована в последнем номере Nature.

Холодная и темная субстанция

Звезды, галактики и все то, что видно в телескопы, составляет лишь малую часть вселенского вещества. Бóльшая его часть невидима, и астрономы называют ее темной материей.

 Именно она позволила галактикам собраться из газа, равномерно размазанного по Вселенной после Большого взрыва, и именно она управляет движением галактик в наши дни.

 Из чего состоит темная материя – пока загадка, хотя некоторые намеки на ее физическую природу появляются. Однако вот уже четверть века астрономы уверены, что это вещество холодное. Составляющие его частицы массивны и движутся медленно, что и позволяет им скучиваться во все более и более крупные структуры. Из маленьких сгустков сложились средние, из средних – большие. В этих темных гало собрались маленькие галактики, а из них уже выросли гиганты вроде Млечного Пути. Сейчас они объединись в огромные скопления, которые тянутся на десятки и сотни миллионов световых лет.

Две проблемы

Парадигма холодной темной материи превосходно описывает наблюдения почти на всех пространственных и временных масштабах – от огромной космической сети, в которую выстроены галактики, до происхождения и эволюции звездных систем разных типов. Однако до сих пор перед ней оставались две большие проблемы, и обе связаны с галактиками-карликами.

 Во-первых, теория предсказывает, что вокруг крупных звездных систем вроде Млечного Пути должно быть существенно больше карликовых спутников, чем наблюдается на деле. Это так называемая проблема избытка спутников. Тем не менее, последнее время она решается сразу с обоих концов – наблюдатели находят все больше карликов, а теоретики находят убедительные причины, по которым многие из карликов должны быть невидимыми.

 Во-вторых, из теории следует, что галактики-карлики должны быть более или менее похожи на своих крупных собратьев. В частности, в их центрах должны быть крупные вздутия, так называемые балджи, в которых очень много звезд и еще больше темной материи. Однако такие вздутия есть только у крупных систем, а у карликов их почему-то нет (или почти нет). Эту недостачу называют проблемой углового момента.

Забытый газ

До сих пор вторая проблема казалась неодолимой. Мощность компьютеров росла, расчеты усложнялись, но получить на выходе что-то похожее на наблюдения не удавалось. Какую-то надежду давали лишь попытки грамотно включить в расчеты поведение барионов, то есть обычного вещества – газа и звезд, которыми обычно пренебрегают. Но надежда эта была слабой: темная материя значительно превосходит светлую по массе, и казалось, что толку от усложнения расчетов будет немного. Предполагалось, что барионов слишком мало, чтобы заметно изменить судьбу галактики, и это особенно верно для карликовых систем, в которых темное вещество сильнее доминирует над светлым.

В последние годы все громче раздавались призывы отправить холодную темную материю в отставку, несмотря на все успехи этой модели. На замену предлагали много моделей. Одной из самых популярных среди них была так называемая «теплая» темная материя. Сторонники этой теории полагают, что темное вещество состоит из относительно легких, но быстро движущихся частиц; именно это быстрое движение и сглаживает поведение плотности в центральных частях относительно небольших галактик.

Решение в пузыре

Видимо, теперь на такие жертвы, как отказ от парадигмы холодной темной материи, астрономам идти не придется. Как оказалось, светлое вещество рано списывали со счетов. Именно звезды способны объяснить загадку карликов. И, как ни парадоксально, именно благодаря звездам (более того — самым ярким из них) в маленьких галактиках так много темного вещества и так мало светлого.

 Согласно расчетам Говернато и его коллег, ключ к разгадке – это взрывы сверхновых, которыми заканчивается жизнь самых массивных звезд. Они разметают окружающий их плотный газ, не дают ему сконденсироваться в звезды и выдувают огромные «пузыри» в распределении барионного вещества.

 В больших звездных системах взметенный взрывом сверхновой газ в конечном счете падает обратно в галактический диск, и звезды из него все-таки получаются; более того, волна сжатия от сверхновой лишь помогает рождению новых светил. А вот притяжение карликов оказывается недостаточным, чтобы удержать этот звездный ветер, и он отправляется в свободное «плавание» по Вселенной. На каждую сконденсировавшуюся звезду приходится несколько так и не родившихся, ошметки которых расплываются в межгалактическом пространстве.

 «Газ покидает гало галактики насовсем, – пояснил в интервью Infox.ru руководитель работы Фабио Говернато. – Он расширяется и охлаждается, так что его очень трудно обнаружить в наблюдениях».

Как с картинки

Лишенные обычного газа пузыри влияют и на темную материю. Газ притягивает ее частицы, и они устремляются в плотные области звездообразования с большой скоростью. Но к тому моменту, как темная материя достигает плотного облака, на его месте оказывается пустой пузырь, и темное вещество просто проскакивает через эту область пространства. Поэтому ему так и не удается собраться в плотный сгусток в центре, а потом и притянуть туда звезды для образования «стандартного» балджа.

  расчеты

Столетний счет
Всего на вычисления ушло около миллиона часов (примерно 100 лет) процессорного времени, которые, к счастью, удалось разделить между несколькими суперкомпьютерами в США и Европе. Не так уж и много в сравнении с 13,5 миллиарда лет эволюции галактик, которые удалось промоделировать.

Астрономы построили модели двух карликовых галактик с полноценным учетом рождения и гибели звезд, а также их взаимодействия с газом. Кроме того, они просчитали контрольную группу моделей, в которых почти не учитывается барионная физика. В обеих «полноценных» моделях никакого балджа не получилось, а появившиеся в расчетах галактики очень напоминают реально наблюдаемые карликовые системы.

 Марла Геха, автор обзорного комментария, которым Nature сопроводил выход работы Говернато и коллег, даже загадала читателям шараду. Она поместила рядом с фотографией настоящей карликовой галактики изображение, построенное по одной из рассчитанных моделей, и предложила читателям догадаться, где фальшивка. Корреспондент Infox.ru в выборе ошибся.

Нужды все меньше

Другие теоретики в сходном направлении пытаются найти решение второй проблемы парадигмы холодной темной материи – избытка маломассивных спутников Млечного Пути. И это у них также получается: как оказывается, многим маленьким галактикам так и не удается зажечься звездным светом. Едва-едва газовое облако достаточно остынет и сожмется, чтобы из него смогли появиться звезды, как первое же поколение сверхновых навсегда выбрасывает газ за пределы карлика. И мы этих малышей так никогда и не видим.

 В итоге получилось, что ключ к разгадке неизвестной физики темной материи – холодная она или теплая, быстрая или медленная – был в грамотном учете физики обычного, барионного вещества. Означают ли эти успехи, что о модели теплой темной материи можно забыть? «Очень хочется сказать, что да, – признался Говернато Infox.ru. – По крайней мере, нужды в ней все меньше».

Источник

: http://oko-planet.su/science/sciencehypothesis/28654-zvezdy-spasli-teoriyu-xolodnoj-temnoj-materii.html


Ключевые слова: Телескопы, темная материя
Опубликовано 20.01.2010 в 09:10

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Ольга Шестакова-Оглоблина
Ольга Шестакова-Оглоблина 20 января 10, в 11:10 Интересно.. Текст скрыт развернуть
0
Сергей Масик
Сергей Масик 20 января 10, в 14:08 Интересно было прочитать. Текст скрыт развернуть
0
Геннадий Зубков
Геннадий Зубков 20 января 10, в 15:18 Непонятно:чем тёплая ''тёмная материя'' отличается от холодной? То ли по расширяемости,то ли по реликтовому излучению... Текст скрыт развернуть
0
Anatoly Rykov
Anatoly Rykov 20 января 10, в 17:08 Структура вакуума имеет электромагнитный характер и образована кристаллической решёткой с элементарными зарядами в её узлах величиной (+.–)1,602176462е-19 кулон и потоками магнитной индукции между зарядами величиной Ф=4,8032042е-18 Вебер [1,2]. Решётка с размером элемента 1,3987631е-15 м выполняет функцию «тёмной» энергии, поток магнитной индукции выполняет функцию «тёмной» материи. Текст скрыт развернуть
0
Алексей Шильцов
Алексей Шильцов 20 января 10, в 20:04 Многое из написанного мне интересно! Текст скрыт развернуть
0
Геннадий Зубков
Геннадий Зубков 23 января 10, в 17:28 Почитал википедию. По гравитационным линзам учёные высчитали,что масса видимой галактики-линзы недостаточна для такого сильного линзирования,и потому де там есть ещё какая-то скрытая масса. Есть одно слабое место у астрономии-почти все расстояния до галактик высчитываются по красному смещению(КС). А это КС бывает и допплеровским,и гравитационным,и флуоресцентным,и т.д. Так что возможно:1) вселенная не расширяется;2)мы неправильно считаем расстояния до галактик,а значит,и всё остальное. Ещё я встречал теорию,что красное смещение вызвано вращением метагалактик вокруг общего центра. Текст скрыт развернуть
0
Валерий Аджигирей UD0A
Валерий Аджигирей UD0A 24 января 10, в 22:10 Разговоры-разговоры... Так и хотят ученые определить "истинную" плотность вещества во Вселенной и ответить на вопрос: "Так процесс расширения пойдет вспять или нет?" Думаю, мы об этом никогда не узнаем. И еще логичный вопрс: А нам это надо? Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 7
Комментарии Facebook
Блог
Онлайн-трансляция полного лунного затмения 27 июля 2018 года
27 июл, 21:30
+8 27
Как искать жизнь в космосе?
3 июл, 19:38
+3 1
Невероятная теория: темная материя частично заряжена
6 июн, 20:57
+7 0
Гигантские телескопы покажут горы на экзопланетах
1 май, 13:50
+6 1

Последние комментарии

Дмитрий Калинкин
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Roman Kuznetsov
Писать стали больше, согласен.
Roman Kuznetsov Вероятно, что жизни похожей на земную, в ядре Омега Центавра не существует
Надежда Лещенко (Орленко)
Samarium
Владимир Сабакарь
Дмитрий Калинкин
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Владимир Сабакарь
Валера Яковлев
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Надежда Лещенко (Орленко)
Дмитрий Калинкин
Геннадий Михайлович Кислов
Дмитрий Калинкин
Геннадий Михайлович Кислов
Владимир Сабакарь
Геннадий Михайлович Кислов
Геннадий Михайлович Кислов
Владимир Сабакарь
Геннадий Михайлович Кислов
Владимир Сабакарь
Я бы ещё крест поставил на гравитации...
Владимир Сабакарь Дуализм нейтрино и его родителей.
Владимир Сабакарь
Нужно теорию подтягивать "за уши"... Я сильно в этой области неуч.
Владимир Сабакарь Дуализм нейтрино и его родителей.
Владимир Константинович
Геннадий Михайлович Кислов
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь
Геннадий Михайлович Кислов
Геннадий Михайлович Кислов
Геннадий Михайлович Кислов
Геннадий Михайлович Кислов
Геннадий Михайлович Кислов
Владимир Сабакарь
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Дмитрий Калинкин
Геннадий Михайлович Кислов
Юрий В Радюшин
Геннадий Михайлович Кислов