11-4-7
Физики возродили идею о сигнале темной материи из центра Галактики
Декабрь 2019
Ученые показали, что существующие методы анализа данных в гамма-диапазоне неспособны надежно исключить вклад размытого сигнала, причиной которого может быть гипотетическая аннигиляция частиц темной материи. В результате выводы о пульсарной природе наблюдающегося избытка излучения из центра Млечного Пути не могут считаться окончательными, пишут авторы в журнале Physical Review Letters.
Согласно подавляющему большинству моделей темной материи, ее частицы должны формировать протяженные гало, в которые погружены все галактики, в том числе Млечный Путь. В таком случае в центре систем должна наблюдаться заметная концентрация таких частиц. При этом ряд теорий предполагает, что между ними могут происходить взаимодействия, в том числе аннигиляции. Ее результатом должно стать появление фотонов, чья энергия будет зависеть от массы исходных частиц.
Подобные сигналы были зарегистрированы, причем как в рентгеновском диапазоне (линия излучения в направлении галактики Андромеды и скопления в Персее), так и в гамма (избыток излучения из центра Млечного Пути). Однако впоследствии вывод о том, что это следы аннигиляции темной материи, посчитали маловероятными, так как было показано, что подобные особенности могут появляться в результате свечения популяции необнаруженных миллисекундных пульсаров.
В новой работе Ребекка Лин (Rebecca Leane) и Трейси Слейтер (Tracy Slatyer) из Массачусетского технологического института искусственно добавляли в реальные данные ожидаемый сигнал темной материи, который все равно определялся программой как относящийся к пульсарам. Более того, созданный ранее алгоритм продолжал выдавать пульсары в качестве ответа, даже если искусственный сигнал темной материи создавался с повышенной интенсивностью, и лишь при десятикратном превышении ожидаемого уровня начинал правильно определяться. Ученые заключают, что такой анализ не дает надежных результатов, поэтому необходимо вернуться к исходной позиции, по которой избыток гамма-лучей из центра Млечного Пути все-таки может быть связан с темной материей.
nplus1, 13 декабря 2019, Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/news/2019/12/13/dark-matter-strikes-again
ЖурналPhysical Review Letters. 2019
Ребекка Лин (Rebecca Leane) и Трейси Слейтер (Tracy Slatyer) из Массачусетского технологического института
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.241101
Глава 11-4-8
Астрономы выяснили размеры темного гало нашей Галактики
Карликовые галактики — спутницы Млечного Пути указали на самую дальнюю границу нашей Галактики — край ее темного гало, которое находится в 950 тысячах световых лет от центра. Статья принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, доступна в открытой библиотеке препринтов arXiv.org.
Рис. Млечный Путь и соседние галактики-спутницы Большое и Малое Магеллановы Облака / ©Nina McCurdy, Nick Risinger, NASA / Автор: Владимир Богданов
Согласно точным данным, полученным астрометрической миссией Gaia, радиус сияющего диска Галактики составляет 129 тысяч световых лет. Однако Млечный Путь далеко не исчерпывается всеми звездами, скоплениями и газовыми облаками. Далеко за пределы его видимой части простирается массивное гало темной материи. Его нельзя рассмотреть ни в один телескоп, однако притяжение гало ускоряет движение звезд во внешних частях диска Галактики и влияет на соседние с ней объекты.
Это влияние использовали Элис Дисон (Alis Deason) и ее коллеги из Даремского университета, чтобы оценить размеры темного гало Млечного Пути. По их данным, диаметр гало на порядок больше галактического диска и достигает 1,9 миллиона световых лет.
Ученые провели моделирование гало темной материи для галактики с той же массой, что и у Млечного Пути (по данным того же зонда Gaia, она оценивается в 1,5 триллиона масс Солнца, считая темную материю), и в аналогичном окружении. Напомним, он располагается в Местной группе гравитационно связанных друг с другом галактик. В непосредственной близости от нашей движутся несколько карликовых галактик-спутниц, а всего лишь в 2,5 миллиона световых лет находится крупная галактика Андромеда.
Моделируя динамику соседей Млечного Пути, авторы обнаружили, что за краем гало темной материи скорости движения близких карликовых галактик падают, указывая на самую дальнюю границу Галактики. Тогда ученые обратились к данным реальных наблюдений за поведением соседок Млечного Пути по Местной группе. Такое падение скоростей зафиксировано на расстоянии около 292 килопарсек (950 тысяч световых лет) от центра Галактики — в 35 раз дальше, чем находится Солнце. Получается, полный диаметр Млечного Пути составляет 1,9 миллиона световых лет.
naked-science.ru, 24 марта 2020, Сергей Васильев
https://naked-science.ru/article/astronomy/astronomy-vyyasnili-razmery-temnogo-galo-nashej-galaktiki
Сайт препринтов arXiv.org.
Элис Дисон (Alis Deason). Даремский университет
https://arxiv.org/abs/2002.09497
Глава 11-4-9
На окраинах Млечного Пути не нашли нестабильной темной материи
Март 2020
Длительные наблюдения за окраинами Млечного Пути заставили астрономов усомниться в популярной теории о том, что избыток рентгеновского излучения в свечении нашей Галактики стал результатом распадов частиц темной материи. Выводы ученых были опубликовал научный журнал Science.
Споры о природе темной матери ужесточились в 2009 году – после того, как орбитальный телескоп Fermi обнаружил, что центральная часть Млечного Пути вырабатывает заметно больше рентгеновского и гамма-излучения, чем предсказывают расчеты, которые основаны на плотности распределения звезд и активности в центре черной дыры.
Многие космологи-теоретики посчитали, что существование этого излучения указывает на то, что частицы темной материи нестабильны по своей природе. Чтобы проверить эти гипотезы, десятки научных групп начали наблюдать как за нашей Галактикой, так и другими близлежащими объектами, в том числе Туманностью Андромеды.
Как отмечает Бенджамин Сафди, доцент Мичиганского университета (США), и его коллеги, эти наблюдения привели к противоречивым результатам. С одной стороны, астрономы действительно нашли в соседних галактиках и далеких их скоплениях похожий избыток рентгеновского излучения.
С другой, обсерватория NuSTAR обнаружила свидетельства того, что это свечение внутри Млечного Пути появилось из-за огромного количества пульсаров и черных дыр в центре Галактики, а вовсе не из-за распадов невидимых частиц. Это породило массу новых споров о том, из-за чего появляется это излучение и как оно может быть связано с темной материей.
Исчезающая темная материя
Сафди и его коллеги попытались найти ответ на этот вопрос, опираясь на одно из предсказаний теоретиков. Оно заключается в том, что аксионы, одна из форм легкой темной материи, по своей природе нестабильны. Расчеты астрономов указывают, что эти частицы должны распадаться на нейтрино и частицы света, энергия которых будет составлять примерно 3,5 кэВ.
Авторы статьи придумали методику для того, чтобы искать подобные распады. Они воспользовались тем, что
