қара материя

  • Құс жолы галактикасы алып қара материя қабатының ішінде екені анықталды

    Құс жолы галактикасы алып қара материя қабатының ішінде екені анықталды

    Nature Astronomy журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, ғалымдар Құс жолы мен бүкіл жергілікті галактикалар тобы қараңғы материяның кең қабатында орналасқан деп санайды. Жаңа модель ұзақ уақыт бойы дәстүрлі түсінікке қайшы келген жақын маңдағы галактикалардың таңқаларлық қозғалысына түсініктеме береді.

    Астрономдар Эдвин Хабблдан бері ғаламның кеңейіп жатқанын және барлық дерлік галактикалар бір-бірінен алыстап бара жатқанын біледі. Дегенмен, ең жақын үлкен галактика Андромеда Құс жолына қарай жылжып келеді. Бұл аномалия сияқты көрінді, себебі бүкіл Жергілікті топ гравитациялық байланысқан және үйлесімді түрде әрекет етуі керек.

    Жергілікті топтың виртуалды қостығы

    Бұл сәйкессіздікті түсіну үшін зерттеушілер Жергілікті топ пен оны қоршаған галактикалардың виртуалды егізін жасады. Модельдеу ғарыштық микротолқынды фондық деректермен анықталған алғашқы Әлемнің жағдайларынан басталды. Содан кейін ғалымдар жүйенің эволюциясын бақылап, виртуалды галактикалардың қозғалыстарын нақты бақылаулармен салыстырды.

    Сәйкестік таңғажайып дәл болып шықты. Дегенмен, модель тек бір шарт бойынша жұмыс істеді: Жергілікті топ сфералық галода емес, қара материяның жазық қабатында орналасқан. Есептеулер бойынша, бұл құрылымның өлшемі миллиондаған жарық жылы деп есептеледі.

    Неге шар емес, жапырақ?

    Дәстүрлі космологиялық модель галактикалардың қараңғы материяның үлкен сфералық галоларында орналасқанын болжайды. Бұл жағдайда олардың қозғалысына негізінен осы сфералардың ішіндегі масса әсер етеді. Жаңа зерттеу массаның үлкен қашықтықтарға таралуы да маңызды рөл атқаратын басқа геометрияны ұсынады.

    Қағаз тәрізді құрылымда қараңғы материяның шеттері галактикаларды сыртқа қарай ақырын тартады, ал ғарыштық бос орындар жазықтықтың сыртында болады. Гравитация мен бос орындардың бұл үйлесімі жергілікті топтың байқалған динамикасын нақты түсіндіреді. Авторлардың пікірінше, дәл осы конфигурация бұрынғы қайшылықтарды шешеді.

    Ашылу деген нені білдіреді?

    Зерттеудің жетекші авторы Эвауд Вемпе бұл жұмысты Жергілікті топтағы қараңғы материяның таралуы мен жылдамдықтарының алғашқы бағасы деп атады. Ол модельдің жалпы космологиялық теориямен де, жергілікті бақылаулармен де сәйкес келетінін атап өтті. Оның айтуынша, бұл екі суреттің де сәйкес келетін сирек кездесетін жағдай.

    «Біз алғашқы ғаламның барлық мүмкін жергілікті конфигурацияларын зерттеп жатырмыз», - деп түсіндірді Вемпе. Ол алынған модель тәуелсіз тексеруді қажет ететінін атап өтті. Болашақта ғалымдар ғарыштық телескоп деректерін пайдаланып, жергілікті топтан тыс жердегі қара материяның ұқсас парақтарын іздеуді жоспарлап отыр.

  • «Біз ғаламды қате санап келдік»: физикадан жаңа сигнал

    «Біз ғаламды қате санап келдік»: физикадан жаңа сигнал

    зерттеуге сәйкес жарияланған , Әлемнің эволюциясы туралы есептеулер енді нақты бақылаулармен сәйкес келмейді. Ғалымдар алғашқы ғарыштан алынған деректерді миллиардтаған жылдар бойы болашаққа экстраполяциялаған кезде теория телескоптардан өзгеше нәтиже беретінін мойындайды.

    Физиктер алғашқы Әлемнің өте дәл картасына ие. Ол ғарыштық микротолқынды фонға негізделген және стандарт болып саналады. Дегенмен, Стандартты модель мен Эйнштейн теңдеулерін қолдана отырып, қазіргі ғарыш «кесек» болуы керек. Шындық басқаша болып шықты.

    S8 кернеуі: теорияның бұзылуы

    Космологтар өз модельдерін екі жолмен тексереді. Біріншісі Планк серігі жазып алған ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуін талдауға негізделген. Бұл деректер 380 000 жыл бұрынғы ғаламды сипаттайды және олардың болашағын есептеуге мүмкіндік береді.

    Екінші әдіс - қазіргі Әлемді тікелей бақылау. Бұл әдіс әлсіз гравитациялық линзалау әдісін қолданады. Масса, негізінен қараңғы материя, кеңістік-уақытты бұрмалайды және алыс галактикалардың жарығын бұрмалайды. Бұл бұрмалаулар материяның таралу картасын құру үшін қолданылады.

    Мәселе әдістердің енді сәйкес келмеуінде. Қазіргі өлшемдер заттың біркелкі таралуын көрсетеді. S8 параметрінің мәні күтілгеннен төмен. Айырмашылық 2-3 сигмаға жетеді. Физика үшін бұл жүйелі қатені немесе толық емес модельді көрсетеді.

    Күтпеген байланысы бар қараңғы сектор

    Стандартты космологияда қараңғы материя суық және пассивті болып саналады. Ол қоршаған әлеммен тек гравитация арқылы әрекеттеседі. Нейтринолар сонымен қатар кеңістікке еркін енетін іс жүзінде тәуелсіз бөлшектер болып саналады.

    Жаңа мақаланың авторлары басқа сценарий ұсынды. Олар қараңғы материя мен нейтринолар арасында серпімді шашырауға мүмкіндік берді. Алғашқы ғаламда нейтринолар өте тығыз және жылдам болды. Тіпті әлсіз өзара әрекеттесу оларға қараңғы материя бөлшектеріне импульс беруге мүмкіндік берді.

    Бұл процесс диффузиялық демпферлеу деп аталатын құбылысқа әкеледі. Гравитация қараңғы материяны тығыз галоға жинауға бейім, ал нейтрино шашырауы бұған жол бермейді. Нәтижесінде құрылымдардың өсуі баяулайды және тығыздықтың шағын ауытқулары тегістеледі.

    Есептеулерге сәйкес, бұл S8 параметрін төмендетеді. Әлем бүгінгі таңда өзара әрекеттесусіз стандартты модель болжағаннан гөрі біртекті болып көрінеді.

    Деректер, модельдеу және ашылу шектері

    Гипотезаны тексеру үшін ғалымдар бірнеше тәуелсіз бақылау көздерін біріктірді:

    • Планк спутнигінің деректері
    • ACT телескопының жоғары бұрыштық ажыратымдылықтағы өлшемдері
    • DES Y3 затының таралу картасы

    Талдау күрделі компьютерлік модельдеуді және сызықтық емес гравитацияны қарастыруды қамтыды. Статистикалық талдау стандартты Lambda-CDM моделі деректер жиынтығының нашар сипаттамасын беретінін көрсетті. Қараңғы материя мен нейтрино өзара әрекеттесуі бар модель сәйкессіздікті жояды.

    Оңтайлы өзара әрекеттесу күші шамамен 10^-4 деп бағаланады. Статистикалық маңыздылығы 3 сигма деңгейіне жетеді. Физикада бұл маңызды дәлел болып саналады, бірақ әлі жаңалық емес.

    Егер зерттеу нәтижелері расталса, қараңғы материя пассивті фондық құбылыс болудан қалады. Ол Әлемдегі процестердің белсенді қатысушысына айналады. Вера Рубин обсерваториясы мен CSST телескопының болашақ бақылаулары соңғы жауапты беруі керек.

  • Жарықсыз галактика: Астрономдар қараңғы материя мен газдан тұратын нысанды тапты

    Жарықсыз галактика: Астрономдар қараңғы материя мен газдан тұратын нысанды тапты

    Астрономдар галактиканың жұлдыздардан мүлдем айырылғанын көрсететін алғашқы тікелей бақылау дәлелдерін алды. Қарастырылып отырған нысан - қараңғы материя мен газдан тұратын құрылым болып табылатын Cloud-9. Бұрын мұндай нысандар тек теориялық модельдерде ғана болған.

    Бұлт-9 RELHIC ретінде жіктеледі — газды ұстап тұруға қабілетті, бірақ жұлдыздардың пайда болуын тудырмайтын кішкентай қараңғы материя галосы. Бұл жаңалық оптикалық телескоптар үшін көрінбейтін «сәтсіз» галактикалар туралы гипотезаны растайды.

    Теориядан бақылауларға дейін

    Қазіргі космология Үлкен жарылыстан кейін қараңғы материя гравитациялық галоларды құрады деп болжайды. Үлкен галоларда газ жиырылып, жұлдыздарды құрады. Кіші галоларда реионизация дәуірінде қыздыру салдарынан газ жоғалды.

    Теория аралық сценарийге мүмкіндік берді. Мұндай галолар қыздырылған газды ұстап тұра алады, бірақ жұлдыздар түзе алмайды. Оларда гравитация газдың жылулық қысымын теңестіреді. Бұл нысандар RELHIC деп аталды.

    Бұлт-9 осы модельдің тамаша нұсқасы болып шықты. Оның құрамында газ бар, бірақ жұлдыз популяциялары мүлдем жоқ дерлік. Осы уақытқа дейін мұндай құрылымдар тек компьютерлік модельдеулерде ғана болған.

    Жарықсыз радио сигналы

    Бұл жаңалық 21 сантиметр толқын ұзындығындағы бейтарап сутегінің радиобайқауларынан басталды. Сигнал M94 галактикасының жанындағы FAST радиотелескобы арқылы анықталды. Тексеру үшін VLA және Грин Банк телескопы пайдаланылды.

    Радио деректері мынаны көрсетті:

    • шамамен 1,4 миллион күн массасына тең газ массасы
    • бұлттың радиусы шамамен 1,4 килопарсек
    • тән айналусыз газдың тыныш қозғалысы

    Бұл параметрлер RELHIC үшін теориялық күтулерге сәйкес келді. Дегенмен, негізгі сұрақ қалды: онда жұлдыздар болды ма?.

    Жауапты табу үшін ғалымдар Хаббл ғарыштық телескопын пайдаланды. Терең бейнелеу жұлдыз шоғырларын да, жеке қызыл алыптарды да анықтамады. Модельдеу тіпті 10⁴ күн массасындағы жұлдыз массасының да 99,5% ықтималдықпен анықталатынын көрсетті.

    Газдың жұлдыздарға қатынасы 443-тен асады. Кәдімгі ергежейлі галактикаларда ол сирек жағдайда 10-нан жоғары болады. Бұл алғашқы сатыларда жұлдыздардың пайда болуының басылғанын көрсетеді.

    Неліктен Cloud-9 космологияны өзгертіп жатыр

    Ғалымдар қарастырды . 9-шы бұлт толқын қалдықтары емес, себебі ол тұрақты пішінде және оқшауланған. Ол Құс жолы галактикасымен байланысты емес, себебі ол M94 галактикасымен бірдей жылдамдықпен қозғалады. Уақытша газ бұлты туралы идея да жоққа шығарылды: қараңғы материя болмаса, нысан тез ыдырап кетер еді.

    Бұлт-9 жұлдызсыз қараңғы галолардың бар екенін растайды. Бұл «жоғалған серіктер» мәселесін шешуге көмектеседі. Олар жоғалып кеткен жоқ - олар жай ғана жарқырамайды.

    Мұндай нысандар қараңғы материяны зерттеуге арналған бірегей зертханаларға айналады. Оларда аса жаңа жұлдыздар мен жұлдыздық желдер жоқ. Газ гидростатикалық тепе-теңдікте болады және гравитациялық әлеуетті тікелей көрсетеді.

    Джеймс Уэбб телескопы соңғы сынақты өткізуге дайындалып жатыр. Егер ол тіпті ежелгі, керемет жұлдыздарды да анықтай алмаса, астрономия жаңа құралға ие болады. Қараңғы материя ғаламда миллиардтаған жылдар бойы қозғалып, ешқашан жарықтанбаған галактикалар арқылы зерттелетін болады.

  • Ғалымдар қараңғы материяның алғаш рет анықталғанын жариялады

    Ғалымдар қараңғы материяның алғаш рет анықталғанын жариялады

    Астрономдар хабарлады , деп хабарлайды Journal of Cosmology and Astropharticles Physics. Бұл зерттеу қазіргі заманғы астрофизикадағы ең қызықты жаңалықтардың бірі ретінде бағаланып жатыр, дегенмен оның нәтижелері растауды қажет етеді.

    Қараңғы материяның жұмбағы қалай пайда болды

    Қараңғы материя – Әлемдегі барлық материяның 85%-дан астамын құрайтын көрінбейтін зат. Ол галактикаларды бір-бірімен байланыстырады, бірақ қарапайым материямен гравитациядан басқа ешқандай әрекеттеспейді. Сондықтан оны тікелей анықтау мүмкін емес деп саналды.

    Астроном Томонори Тотани кәдімгі бариондық материя галактикаларды біріктіріп ұстау үшін тым жеткіліксіз екенін түсіндіреді. Модельдер қараңғы материяның саны одан бес есе көп екенін, бұл жұлдыздар мен планеталардың пайда болуына себеп болатын «қаңқа» жасайтынын көрсетеді.

    Зерттеушілер нақты не тапты?

    Бір жетекші теория қараңғы материяның әлсіз өзара әрекеттесетін массивтік бөлшектерден – WIMP-терден тұратынын айтады. Олар соқтығысқан кезде, олар жойылып, гамма сәулелерін шығаруы керек. Астрономдар бұл сигналды ондаған жылдар бойы анықтауға тырысып келеді.

    NASA-ның Ферми гамма-сәулелі ғарыштық телескопынан алынған 15 жылдық деректерді талдаған топ Құс жолының орталығына жақын жерде гамма-сәулелі гало тапты.

    Зерттеу авторларының айтуынша, «
    Біз гало тәрізді құрылымда таралатын 20 гигаэлектронвольт фотон энергиясы бар гамма-сәулелерді анықтадық. Сәулелену қарқындылығы протонның массасынан шамамен 500 есе үлкен WIMP-тің жойылуына сәйкес келеді».

    Скептицизм және тексеру қажеттілігі

    Барлық әріптестер бұл ынтаны бөлісе бермейді. Теоретик Кинва Ву:
    «Бізге ерекше тұжырым жасау үшін ерекше дәлелдер қажет. Бұл талдау әлі ондай мәртебеге жеткен жоқ», - деді.

    Тотани нәтижелердің алдын ала екендігімен келіседі. Жаңалықты растау үшін Құс жолының айналасындағы ергежейлі галактикалардан да осындай гамма-сәулелік қолтаңбаны табу қажет. Бұл қосымша деректер жиналғаннан кейін мүмкін болады.

    Біз әлі нақты қорытындыларға жетуден алыспыз. Бірақ астрономдар бұл бақылауды Әлемдегі «елестер» материясын іздеудің ең перспективалы зерттеулерінің бірі деп атайды.

  • Ресейлік физиктер қараңғы материяны анықтаудың жолын тапты

    Ресейлік физиктер қараңғы материяны анықтаудың жолын тапты

    Сібір физиктері қараңғы материяның кандидат бөлшектерін анықтауға мүмкіндік беретін әдіс ойлап тапты.

    Ресей Ғылым академиясының (РҒА) Сібір бөлімшесінің Ядролық физика институтының (ЯФИ) зерттеушілері өздері жасаған криогенді аргон негізіндегі детекторды пайдаланып, қара материяның кандидат бөлшектерін анықтауға мүмкіндік беретін тұжырымдама жасады. Ғалымдардың жұмысы The European Physical Journal C журналында жарияланды.

    Қараңғы материя электромагниттік өзара әрекеттеспейді, бірақ гравитациялық өзара әрекеттеседі. Ол ешқашан тікелей бақыланбаған, бірақ оның бар екендігінің көптеген жанама дәлелдері бар. Қараңғы материяның бір ықтимал кандидаты - WIMP (әлсіз өзара әрекеттесетін массивті бөлшек).

    Физикада оны іздеудің ең перспективалы жолы қазіргі уақытта асыл газдарға - аргонға немесе ксенонға негізделген екі фазалы детекторларды жасау болып саналады. Біріншілерінің сезімталдығы жоғарырақ және нәтижесінде олармен әрекеттесетін бөлшектің энергиясын анықтай алады және масштабтау оңайырақ. INP SB RAS қондырғысы да аргонды пайдаланады.

    Аргон детекторларымен анықталған бөлшектердің энергиясының бір бөлігі ультракүлгін сәулеге айналады. SB RAS Ядролық физика институтының зерттеушілері спектрді ауыстырғыштарды - жарықты қажетті көрінетін диапазонға қайта шығара алатын материалдарды пайдаланбай көрінетін сәулелену механизмдерін зерттеді.

    Ғалымдар қараңғы материя бөлшектерін анықтаудың балама тәсілін ұсынды. Олар жеткілікті ауыр бөлшектерді жеткілікті зарядталған ортада аргон атомдарымен соқтығысқан кезде пайда болатын электролюминесцентті сигналды пайдаланып анықтауға болатынын көрсетті. Егер бөлшек ауыр болса, ол ғалымдардың оның сигналын бақылауы үшін аргон ядросына жеткілікті энергия береді, деп атап өтті зерттеушілердің бірі Владислав Олейников.

    Дереккөзді оқыңыз