меню содержание news190 news191 news192
Астрономы получили новые данные о свойствах "темной материи"
|
Сине-фиолетовое облако - это гигантский газовый диск водорода
вокруг карликовой галактики UGC 5288
Определить некоторые физические свойства так называемой темной материи, распределенной во
Вселенной, впервые удалось ученым из Института астрономии при Кембриджском университете.
Авторы исследования планируют в ближайшие недели опубликовать статью о своей работе.
Считается, что темная материя, которую невозможно увидеть, по некоторым расчетам, может состав-
лять более 95% массы всей материи во Вселенной.
Специалисты в течение 23 ночей изучали при помощи мощнейших телескопов, в том числе телескопа
VLT (Very Large Telescope ) в Чили, особенности 12 карликовых галактик, находящихся в ближайших
окрестностях нашего Млечного Пути.
Они провели около 7000 расчетов и пришли к выводу, что в этих галактиках содержится в 400 раз боль-
ше темного вещества, чем обычной материи. Скорость частиц достигает 9 километров в секунду, темпе-
ратура составляет ~ 10 000 градусов по Цельсию.
При этом темная материя сильно отличается от обычных частиц. Так, несмотря на высокую температу-
ру (выше поверхностной температуры большинства звезд), от нее не исходит никакого излучения. Ес-
ли бы "темная" материя не оказывала влияния на обычную материю посредством гравитационного
взаимодействия, мы бы вообще не узнали бы о её существовании. Присутствие тёмной материи мож-
но определить, например, по скоростям звёзд, с которыми они вращаются вокруг центров галактик.
Эти скорости намного выше, чем были бы, если б в галактиках присутствовала только обычная мате-
рия.
По мнению профессора Джерри Гилмора, руководившего работой ученых, это означает, что частицы
темной материи не состоят из протонов и нейтронов, а также имеют свойства, отличные от частиц
обычного вещества ( барионов ).
До сих пор считалось, что темная материя, наоборот, должна состоять из "холодных" частиц, перемеща-
ющихся с небольшой скоростью ( несколько миллиметров в секунду ).
Самые малые непрерывно существующие фрагменты темной материи занимают пространство, все сто-
роны которого составляют около 1 тыс. световых лет. Масса таких фрагментов в 30 раз превышает мас-
су Солнца. Исследователи сумели определить и плотность темных частиц: если на Земле в один куби-
ческий сантиметр вмещается 1023 частицы, то в случае с темной материей в том же объеме может на-
ходиться лишь 1/3 частицы ( или 1 частица на 3 куб. см. ).
Интересно, что кроме анализа свойств тёмной материи, наблюдение за галактиками-спутниками поз-
волило астрономам Кембриджа точнее взвесить Млечный путь. Оказалось, он более массивен, чем
считалось до сих пор и даже превосходит по массе большую по размерам галактику Туманность Анд-
дромеды ( хотя ещё недели две назад все были уверены, что дело обстоит прямо противоположным
образом ). Но эта сенсация была объявлена - уже не как главная.
Если анализ из Кембриджа подтвердится, он окажет огромное влияние на космологию. Наличие более
горячей тёмной материи означает, что ей сложно влиять на формирование маленьких галактик, но она
действительно в большей степени влияет на более крупные структуры во Вселенной.
Предположение, что во Вселенной существует некая неизвестная темная материя, высказал ещё в 30-е
годы швейцарец Фриц Цвики. Он указал, что светящегося вещества в скоплениях галактик в десятки
раз меньше, чем нужно, чтобы сила его тяготения удерживала галактики вместе. Для объяснения пара-
докса предположили, что существует невидимое гравитирующее вещество, которое называют теперь
темной материей (“Dark Matter”). Хотя темной материи должно быть намного больше, чем обычного
вещества, его природа до сих пор остается невыясненной..
У физиков, кстати, есть даже кандидат на роль воплощения тёмной материи. Это гипотетическая части-
ца Wimp (Weakly Interacting Massive Particles), очень слабо взаимодействующая с веществом, но обладаю-
щая большой массой ( с массой 50-100 масс протона). Учёные предполагают, что Wimp - это реликто-
вые частицы, рождённые в Большом Взрыве. Частица Wimp предсказана некоторыми теоретическими
дополнениями к так называемой стандартной модели фундаментальных частиц и взаимодействий. Так
что у учёных, кроме наблюдения за галактиками, остаётся ещё шанс выяснить свойства "тёмной мате-
рии" в экспериментах на новых ускорителях. Или даже поймать эти частицы в детекторах, спрятан-
ных глубоко под земной поверхностью.
Однако, хотя кембриджские астрономы и верят, что впервые посчитали параметры тёмной материи,
вопрос – "Как объяснить те движения звёзд, что они измерили?" – остаётся открытым..
В то же время, появляются сообщения, согласно которым тёмной материи и вовсе может не быть. В ре-
зультате появляются новые теории как то объясняющие гравитационные "аномалии" Вселенной.
Джоэл Браунштейн (Joel Brownstein) и Джон Моффат (John Moffat) из канадского института теоретичес-
кой физики (Perimeter Institute for Theoretical Physics) придумали теорию скаляр- тензор-векторной грави-
тации ( scalar-tensor-vector gravity - STVG), добавив квантовые эффекты к общей теории относительности.
Эта новая теория, якобы, прекрасно согласуется с наблюдаемым поведением групп галактик, без необ-
ходимости прибегать к "тёмной материи" и даже так называемой "изменённой ньютоновой динамики"
- ещё одной современной вариации картины мира ( обсуждаемой физиками), предполагающей сущест-
вование сразу двух видов гравитации, сила действия одной из которых убывает с квадратом расстоя-
ния, а другой – линейно. У Браунштейна и Моффата ничего этого нет, зато есть гравитоны, которые
рождаются из вакуума, причём наиболее интенсивно там, где концентрируются большие массы ( в цен-
трах галактик ). То есть, по данной гипотезе два тела будут притягиваться друг к другу сильнее, если
они находятся вблизи центра галактики ( в сравнении с тем, если бы они находились на её окраине).
Ссылки:
gazeta.ru/2006/02/06/oa_187399.shtml
membrana.ru/articles/global/2006/02/06/173100.html
scientific.ru/journal/blin1.html
На поверхности кометы Темпеля-1 обнаружено неожиданно мало воды
|
Ландшафт поверхности ядра кометы Темпеля 1
Ученые из университета штата Мэриленд, изучающие результаты эксперимента NASA с космическим
зондом Deep Impact, обнаружили неожиданно мало водяного льда на поверхности ядра кометы Темпля.
Анализируя данные и изображения, полученные до столкновения ударной части аппарата Deep Impact
с кометой Темпля 1, они обнаружили на поверхности кометы три небольших обледеневших участка. О
наличии воды на кометах было известно и раньше, однако ее непосредственные изображения удалось
получить впервые.
"Результаты показывают, что лед есть на поверхности комет, но в определенно недостаточном коли-
честве, чтобы образовывать столько воды, сколько мы можем наблюдать в хвосте или в оболочке коме-
ты - газо-пылевом облаке, окружающем комету", - комментирует ведущий исследователь Джессика
Саншайн (Jessica Sunshine).
"Это важные результаты, поскольку они подтверждают эффективность наших методов обнаружения
поверхностного льда и позволяют сделать вывод о том, что основное количество водяного пара в хво-
сте кометы происходит из ее глубин", - говорит руководитель команды исследователей Deep Impact
Майкл Агерн (Michael A’Hearn) из университета штата Мэриленд.
Обилие воды в хвостах комет давно позволило сделать вывод о том, что их ядра состоят в значитель-
ной степени изо льда. Однако структура кометных ядер оставалась неизвестной. Более того, зонд Deep
Space-1 вообще не смог обнаружить лед на поверхности ядра кометы Борелли.
"То, что команда Deep Impact нашла очень мало льда и всего в нескольких случайным образом распреде-
ленных областях, является веским доводом против гипотезы наличия больших льдин на поверхности
ядер комет", - полагает д-р Саншайн. Лед обнаружен совсем не там, где ядро поразил кинетический
снаряд аппарата Deep Impact. Следовательно, предположили ученые, выброшенные в результате столк-
новения частицы льда и воды находились вблизи поверхности, но не на ней самой.
При приближении кометы к Солнцу она начинает выбрасывать газы и пыль, формирующие газо-пыле-
вую оболочку кометы и ее хвост. Эта оболочка затрудняет наблюдение самого ядра кометы, поэтому
космическому зонду Deep Impact пришлось приблизиться к нему вплотную. Информация при этом соби-
ралась с помощью 4 комплектов научной аппаратуры, установленной на зонде. На изображениях, полу-
ченных камерами высокого и среднего разрешения (HRI и MRI), удалось обнаружить три небольшие об-
ласти, яркость которых была приблизительно на 30% выше, чем у окружающего фона. Они отличались
повышенной яркостью в ультрафиолетовой и пониженной - в инфракрасной области, что характерно
для водяного льда. Спектральный анализ подтвердил этот вывод. Площадь покрытых льдом участков
ученые оценили в менее 1 % от площади исследованной поверхности ядра кометы.
Снимок ядра кометы Темпеля-1 незадолго до столкновения
( сделан с главного аппарата Deep Impact )
Оливье Груссен (Olivier Groussin) из университета штата Мэриленд на основе анализа карт в инфракрас-
ной и видимой областях показал, что два из трех покрытых льдом участков расположены в более холод-
ных областях ядра, а основные массивы льда расположены, вероятно, на глубине около 80 метров.
Однако в составе газов, которые истекают из ядра кометы, воды заметно больше. Видимо, водяной пар
поступает с достаточно большой глубины от поверхности кометы. Это говорит о том, что ядро кометы
сильно прогревается Солнцем и имеет очень рыхлую структуру. Последнее предположение подтверж-
дается также данными о разлете кометных обломков и частиц после столкновения с импактором.
Ранее анализ данных, полученных в ходе эксперимента Deep Impact, показал, что при ударе медной бол-
ванки в космическое пространство было выброшено огромное количество пыли, в которой в изобилии
имеется органика. Образовавшееся после столкновения облако изучали с помощью спектрометров. При
этом спектры указывали на высокое содержание в выбросе твердой пыли с примесью органических со-
единений и крайне малое количество водяного пара. Большая часть кометного льда состоит из замерз-
шего углекислого газа. Это вещество преобладает и в хвосте кометы, который был доступен наблюде-
нию с Земли еще до бомбардировки. С кометной водой многие ученые связывают возникновение зем-
ных океанов, а присутствие органических соединений указывает на то, что кометы могут быть "пере-
носчиками жизни" или, по крайней мере, биомолекул из которых в последствии формировалась орга-
ническая жизнь на Земле.
Анализ кометного вещества черезвычайно важен для науки, поскольку дает уникальную возможность
изучить вещество пояса Койпера, периодически доставляемое кометами во внутренние области Сол-
нечной системы.
Ccылки:
newscientistspace.com/article.ns?id=dn8670
universetoday.com/am/publish/deep_impact_cometry_ice.html?222006
spaceflightnow.com/news/n0602/02deepimpact/
cnews.ru/newtop
По теме:
На комете Темпеля 1 нашли лишние кратеры
Бомбардировка кометы Tempel-1 зондом Deep Impact
