Тёмная материя. - Поиск проявления собственного пространства - Собственное пространство - Каталог статей

Астрофизические данные, указывающие на возможность существования темной материи или на необходимость модификации законов динамики В 1930 е годы вышла в свет работа американского астронома Фрица Цвикки, посвященная наблюдению относительных скоростей галактик в скоплении Волосы Вероники. Наблюдаемая масса скопления, которая была определена по суммарным светимостям галактик и их красному смещению, оказалась в 500 раз меньше массы скопления, рассчитанной исходя из собственных скоростей отдельных частей скопления в соответствии с теоремой вириала. Видимая масса была слишком мала для того, чтобы удерживать части галактики от разлетания. На данный момент считается, что доля обычной барионной материи составляет всего лишь около 5%, доля темной энергии –около 70%, а на тёмную материю приходится около 25% от общего распределения массы-энергии во Вселенной: Рис. 1. Распределение материи во Вселенной. Свойства темной материи Темная материя должна обладать следующими свойствами: • она не испускает электромагнитного излучения; • она участвует в гравитационном взаимодействии; • частицы темной материи обладают большой массой (WIMP); • она нерелятивистская; • она может аннигилировать и распадаться, образуя всевозможные частицы и античастицы. Галактические ротационные кривые Рассмотрим спиральные галактики, то есть скопления звезд, имеющие форму сплющенного вращающегося диска (рис. 2, 3). Скорость вращения отдельных звезд вокруг центра такой галактики определяется стабильностью их орбит. Центробежная сила на орбите уравновешивается гравитационной: Рис. 2. Спиральная галактика NGC 4565. Рис. 3. Спиральная галактика M51. Однако галактические ротационные кривые во внешней области ведут себя совершенно не так, как предсказывают теоретические расчеты. На рис. 4 приведены ротационные кривые для галактик М33 и NGC 6503, которые не убывают с расстоянием. Постоянство v(r) при больших значениях r приводит к тому, что Mr ~ r , поэтому в системе существует невидимая масса и можно утверждать существование гало темной материи. Рис. 4. Галактические ротационные кривые для спиральных галактик М33 и NGC 6503. Гравитационное линзирование С помощью космического телескопа Hubble было получено изображение "кольца" темной материи в скоплении галактик C l 0024+17. На рис. 5 дано изображение с телескопа, а на рис. 6 – составное изображение, где на синей карте распределения материи, наложенной на снимок скопления, видна кольцеобразная структура. На сегодняшний день это изображение является одним из наиболее убедительных наглядных доказательств существования темной материи. На примере данного скопления хорошо виден эффект гравитационного линзирования, то есть отклонения лучей света в гравитационном поле. Наличием гравитационных линз объясняется образование кратных ("мнимых") изображений одних и тех же объектов, а также усиление яркости оригинального источника. На данном снимке как раз можно увидеть кратные изображения некоторых объектов, которые появились вследствие кольцевой структуры распределения массы. Рис. 5. Скопление галактик Cl 0024+17: снимок с телескопа Hubble. Рис. 6. Скопление галактик Cl 0024+17: снимок с телескопа Hubble, совмещенный с картой распределения массы. В качестве возможной причины образования кольцевой структуры распределения темной материи ученые предполагают следующее: скопление галактик Cl 0024+17 образовалось в результате столкновения нескольких галактик, что вызвало перераспределение вещества темной материи, находившегося в каждой из галактик. На рис. 7 и 8 приведены соответственно оптическое и рентгеновское изображения кластера 1Е0657 558. На рентгеновском изображении видно 2 горячих газовых центра. Распределение материи в кластере было восстановлено по данным изображениям и показано замкнутыми кривыми. Видно, что светящаяся материя распределена не так, как показано замкнутыми кривыми. За это распределение отвечает темная материя. Рис. 7. Оптическое изображение кластера 1Е0657 558. Рис. 8. Рентгеновское изображение кластера 1Е0657 558. На сегодняшний день\2006,2011\ нет четких доказательств существования или отсутствия темной материи, как впрочем, нет и модифицированной теории, которая могла бы объяснить все полученные расхождения с теоретическими оценками. Мы не знаем, из чего состоит большая часть материи во Вселенной, и поэтому можно только выдвигать различные предположения о том, какие именно механизмы используются Природой на разных расстояниях. Статья сокращена, полностью доступна по указанному адресу. http://nuclphys.sinp.msu.ru/bm/bm02.htm
1 2 3 4 5 Категория: Поиск проявления собственного пространства \| Добавил: Никс (22.12.2015)
Просмотров: 571 \| Рейтинг: 0.0/0