Рубрика «тёмная материя»

Тёмная Вселенная. Часть 1 - 1Доброго времени суток, уважаемое читатели! Как я и обещал после прошлой статьи по теории струн, сегодня мы попробуем приоткрыть завесу тайн и пробежаться по костылям новым веяниям в космологии — попробуем взглянуть на тернистый путь, который прошли ученые, и разобраться, к чему же они в конце концов пришли в попытке описать происхождение, жизнь и будущее нашей Вселенной. В процессе написания статья немало разрослась, поэтому я все-таки решил разделить её на две части.
Читать полностью »

image
Составное изображение «скопление пуль» ꟷ кластер галактик, образованный в результате столкновения двух кластеров. Розовые сгустки обозначают горячий газ, состоящие по большей части из обычного вещества, в то время как два синих сгустка показывают, где на самом деле содержится большая часть массы в кластерах. Это свидетельствует о наличии темной материи, поскольку ранее предполагалось, что большая часть массы будет сконцентрирована вокруг розовых областей.
Читать полностью »

Давид Д’Анджело не всегда интересовался тёмной материей, но теперь он попал на передний край охоты за наиболее неуловимой частицей во Вселенной

Новая охота на тёмную материю проходит под горой - 1

Примерно в часе езды от Рима расположилось плотное скопление гор под названием Гран-Сассо-д’Италия. Они известны своей природной красотой и притягивают туристов круглый год, предлагая горнолыжные курорты мирового класса и пешеходные маршруты зимой, а также возможность купаться летом. Для 43-летнего итальянского физика Давида Д’Анджело эти горы – всё равно что второй дом. В отличие от большинства посетителей Гран-Сассо, Д’Анджело проводит большую часть времени под горами, а не на них.

Там, в изобилующем пещерами пространстве в тысяче метров под поверхностью земли, Д’Анджело работает над новым поколением экспериментов, посвящённых охоте за частицами тёмной материи – экзотической формы материи, чьё существование предполагается уже несколько десятилетий, но пока ещё не было доказано экспериментально.

Считается, что тёмная материя составляет до 27% Вселенной, и описание этой неуловимой субстанции – одна из наиболее острых проблем современной физики. Хотя Д’Анджело оптимистично считает, что прорыв произойдёт ещё при его жизни – точно так же думало и предыдущее поколение физиков. В принципе, есть неплохие шансы на то, что частицы, разыскиваемые Д’Анджело, вообще не существуют. Однако для физиков, зондирующих фундаментальную природу Вселенной, возможность провести всю карьеру в «охоте за привидениями», как говорит Д’Анджело – это цена продвижения науки.
Читать полностью »

Сколько тёмной материи проходит через ваше тело каждую секунду - 1
Формирование космической структуры на крупных и малых масштабах сильно зависит от взаимодействия тёмной и нормальной материи. Несмотря на косвенные свидетельства существования тёмной материи, нам бы очень хотелось напрямую обнаружить её – а это может произойти, только если между нормальной и тёмной материей будет ненулевое взаимное пересечение.

Баланс материи во Вселенной, несмотря на все её планеты, звёзды, газ, пыль, галактики, и всё, что мы в ней обнаруживаем, не сходится. На крупнейших космических масштабах мы видим одно и то же: для наблюдаемых нами гравитационных эффектов не хватает материи. Материя скапливается, образуя космическую паутину; скопления галактик вырастают до огромных размеров, а внутри них галактики движутся с большими скоростями; отдельные галактики вращаются с большой скоростью, остающейся большой до самого их края.

Но всего это могло и не быть, если бы материи не было в пять раз больше, чем всё, за что могут отвечать одни лишь протоны, нейтроны и электроны. Нашей картине Вселенной для внутренней непротиворечивости необходима тёмная материя (ТМ). И если она реальна, тогда и у нашего Млечного пути имеется своё гало из ТМ, причём часть этой ТМ проходит через Солнечную систему, Землю и даже ваше тело. И вот как узнать, сколько ТМ находится внутри вас в данный момент.
Читать полностью »

Спросите Итана: могут ли потери на излучение звёзд объяснить тёмную энергию? - 1
Представление художника о тех временах Вселенной, в которые формировались первые звёзды. Из-за их света и слияний они будут испускать излучение, как электромагнитное, так и гравитационное. Но способно ли преобразование материи в энергию создавать антигравитацию?

На пути нашего познания Вселенной встречаются загадки, ответ на которых пока никому не известен. Тёмная материя, тёмная энергия, космическая инфляция – все эти идеи неполны, и мы не знаем, какого типа частицы или поля отвечают за них. Вполне возможно, хотя большая часть профессионалов считает это маловероятным, что одна или несколько из этих загадок могут иметь нестандартное решение, которое никто из нас не ожидает.

Впервые в истории колонки «Спросите Итана» я получил вопрос от нобелевского лауреатаДжона Кромвелла Мазера – который хочет знать, не могут ли звёзды, преобразуя массу в энергию, отвечать за эффекты, приписываемые тёмной энергии:

Что происходит с гравитацией, которую оказывает исчезающая масса, в процессе преобразования её в свет и нейтрино путём ядерных реакций, происходящих в звёздах, или когда масса собирается в чёрную дыру, или когда она превращается в гравитационные волны? Иначе говоря, являются ли гравитационные волны, электромагнитные волны и нейтрино источником гравитации, точно совпадающим с существовавшей до этого массой, которая в них превратилась, или нет?

Потрясающая идея. Давайте разбираться, почему.
Читать полностью »

5 способов создать галактику без тёмной материи - 1
Полное поле зрения массива телескопов "Дрэгонфлай", порядка 11 кв. градусов, с центром на NGC 1052. Увеличение показывает, что находится рядом с NGC 1052; это, в том числе, галактика NGC1052–DF2, вынесенная во врезку

В апреле 2018 астрономы анонсировали открытие NGC 1052-DF2: галактики, не содержащей тёмной материи.
Читать полностью »

Спросите Итана: если тёмная материя повсюду, почему мы не нашли её в Солнечной системе? - 1
Гало комкующейся тёмной материи с различными плотностями и огромной, рассеянной структурой, которую предсказывают симуляции. Для масштаба показана светлая часть галактики. Поскольку тёмная материя есть везде, она должна быть и в нашей Солнечной системе. Так почему же мы её до сих пор не увидели?

Согласно огромному объёму свидетельств, большая часть Вселенной состоит из некоей массы загадочного типа, которую мы ни разу не измерили напрямую. Протоны, нейтроны и электроны – и вообще вся материя, состоящая из частиц, входящих в Стандартную Модель – из которой состоят планеты, звёзды и галактики, обнаруживаемые нами по всей Вселенной, составляет лишь 15% её общей массы. Остальное состоит из чего-то совершенно другого: холодной тёмной материи. Но если тёмная материя есть повсюду и в огромных количествах, почему мы не увидели в Солнечной системе? Именно такой вопрос задаёт наш читатель:

Все свидетельства наличия тёмной материи и тёмной энергии относятся к далёкому космосу. Довольно подозрительно, что мы не видим никаких свидетельств их существования здесь, в нашей Солнечной системе. Никто никогда не сообщал ни о каких аномалиях в орбитах планет. Однако их очень точно измерили. Если Вселенная на 95% тёмная, такие эффекты можно было бы измерить локально.

Так ли это? Это была одна из первых мыслей, пришедших мне в голову, когда я впервые узнал о тёмной материи (ТМ) 17 лет назад. Давайте разбираться и выяснять истину.
Читать полностью »

Спросите Итана: может ли тёмная материя состоять не из частиц? - 1
Хотя большая часть тёмной материи в Галактике существует в огромном гало, окутывающем нас, каждая отдельная частица ТМ движется по эллиптической орбите под воздействием гравитации. Если частицы ТМ являются античастицами сами себе, и мы придумаем, как их запрячь – они могут стать идеальным источником энергии.

Всё, что мы когда-либо находили во Вселенной, от материи до излучения, можно разбить на мельчайшие составляющие. Всё в этом мире состоит из атомов, которые состоят из ядер и электронов, а ядра состоят из кварков и глюонов. Свет тоже состоит из частиц – фотонов. Даже гравитационные волны, теоретически, состоят из гравитонов: частиц, которые однажды мы сможем получить и зарегистрировать. А что насчёт тёмной материи? Непрямые свидетельства её существования неоспоримы и ошеломляющи, но обязательно ли она должна состоять из частиц? Именно об этом спрашивает нас читатель:

Если тёмную энергию можно определить, как энергию, присущую ткани пространства, может ли быть так, что то, что мы воспринимаем, как «тёмная материя», также является неотъемлемой функцией пространства – сильно или слабо связанной с тёмной энергией? То есть, вместо того, чтобы ТМ состояла из частиц, не может ли она пронизывать всё пространство гравитационными эффектами (однородными или неоднородными), которые могут объяснить наши наблюдения – что-то вроде «тёмной массы»?

Давайте посмотрим на свидетельства и увидим, что они говорят нам о существующих возможностях.
Читать полностью »

Недавнее неожиданное открытие говорит о том, что ранняя Вселенная выглядела совсем не так, как считалось ранее. Первоначальные теории, говорящие о том, что в этом расхождении виновата тёмная материя, подвергаются критике

Шёпот первых звёзд вызвал громкие споры о тёмной материи - 1

Новости по поводу первых звёзд во Вселенной всегда кажутся какими-то странными. В прошлом июле Ренан Баркана, космолог из Тель-Авивского университета получил электронное письмо от своего давнего коллеги, Джада Боумана. Боуман руководит небольшой группой из пяти астрономов, построивших и введших в строй радиотелескоп в отдалённой части западной Австралии. Его цель – обнаружить шёпот первых звёзд. Боуман с командой обнаружили не совсем понятный сигнал. И он попросил Баркану помочь ему обдумать, что именно могло вызвать такой сигнал.
Читать полностью »

Спросите Итана: избыток позитронов — стоит ли приписывать тёмной материи решение всех загадок астрофизики? - 1
Телескоп HAWC с широким полем обзора видит пульсары Геминга и PSR B0656+14 как маяки гимма-излучения, угловой размер которых оказывается большим, чем у Луны (она приведена для масштаба).

Несмотря на все наши знания законов физики и успехи Стандартной Модели и Общей теории относительности, у некоторых наблюдений явлений во Вселенной отсутствует всеобъемлющее объяснение. У Вселенной ещё полно загадок, от формирования звёзд до высокоэнергетических космических лучей. Хотя мы совершили много открытий, связанных с космосом, мы пока ещё не знаем всего. Значит ли это, что стоит приписывать любой неизвестный эффект действию тёмной материи? Наш читатель спрашивает:

Про тёмную материю обычно пишут, что она не взаимодействует с материей, кроме как через гравитацию. Так как же её искать? Это похоже на старую загадку с чёрными дырами, засасывающими всё вокруг. А потом я читаю в другой статье, что её можно обнаружить и другими средствами, а не только через гравитационное линзирование. Каким образом происходит её аннигиляция? Похожа ли она на аннигиляцию позитронов с электронами?

Тут перечислено очень много загадок и много свидетельств наличия тёмной материи. Но приписывать работе ТМ все загадки – не только близорукий подход, но и прекрасный пример демонстрации того, что происходит, когда у учёных заканчиваются хорошие идеи.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js