European Pulsar Timing Array использует для поиска темной материи миллисекундные пульсары. Они собирают данные на протяжении почти четверти века.
Наблюдая за таймингом сигналов, приходящих от этих космических «маяков», группа старается оценить плотность ультралегких частиц темной материи. Если она существует, то должна искажать время между «вспышками» пульсаров. В новой работе ученые проанализировали уже второй набор данных наблюдений от шести европейских радиотелескопов.
«Идея [исследования] появилась, когда я спросил моего куратора, могу ли я продолжить исследования в сфере гравитационных волн, но с точки зрения физики элементарных частиц. Главной целью этого проекта было наложить ограничения на существование так называемой ультралегкой темной материи в нашей Галактике», — объясняет Клемент Смарра, один из авторов новой научной работы.
Благодаря более продолжительным и точным данным наблюдений ученым удалось определить, что гипотетические ультралегкие частицы с массой от 10−24.0 до 10−23,3 электронвольт не могут составлять всю темную материю в окрестностях Млечного Пути.
Модель холодной темной материи успешно объясняет многие аспекты масштабной структуры Вселенной, но не так хорошо работает на расстояниях меньше килопарсека. Например, согласно наблюдениям, плотность темной материи внутри галактик постоянна, а по модели — меняется от центра к краям. Другая известная проблема — «неправильное» количество галактик-спутников у Млечного Пути.
naked-science, 27 ноября 2023, Дарья Г.
https://naked-science.ru/article/astronomy/ultralight-dm
Журнал Physical Review Letters. Ноябрь2023
Межнациональная группа ученых European Pulsar Timing Array
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.171001
Часть 11-5
Карликовые галактики и темная материя
Содержание
(том – часть – глава)
11-5-1. Галактики-спутники из темной материи запускают мощные вспышки звездообразования
11-5-2. Астрономы разрешили проблему недостатка карликовых галактик около Млечного Пути
11-5-3. Новые наблюдательные данные бросают вызов гипотезе темной материи
11-5-4. Ультрафиолетовый фон Вселенной объясняет проблему нехватки небольших галактик
11-5-5. Физики предлагают объяснение различным кривым вращения галактик
11-5-6. Движение звезд в близлежащей галактике указывает на присутствие темной материи
11-5-7. Звезды разогревают темную материю
11-5-8. Вращение карликовых галактик не смогли объяснить имеющимися теориями
Глава 11-5-1
Галактики-спутники из темной материи запускают мощные вспышки звездообразования
Март 2016
Одним из ключевых положений современной модели формирования структур во Вселенной, известной как модель Lambda-Cold Dark Matter, является то, что галактики расположены внутри обширных и очень массивных гало из темной материи, которые окружены тысячами небольших субгало, также состоящих из темной материи. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
Рис. Субгало галактики
Вокруг крупных галактик, подобных Млечному пути, эти субгало из темной материи являются достаточно крупными для того, чтобы собрать достаточно много газа и пыли и сформировать отдельные небольшие галактики, известные как галактики-спутники. При столкновениях таких галактик с родительской галактикой происходит вспышка звездообразования.
Вокруг карликовых галактик также находятся субгало из темной материи, однако масса этих образований недостаточно велика для формирования из них самостоятельных галактик, поэтому их в настоящее время невозможно увидеть в телескоп.
Однако в новом исследовании ученым во главе с Лорой Сейлз из Калифорнийского университета, США, удалось на теоретической модели взаимодействия карликовой галактики с её субгало из темной материи показать, что при приближении субгало из темной материи к карликовой родительской галактике происходит сжатие газа родительской галактики под действием гравитации и наблюдается вспышка звездообразования, подобная той, что происходит в случае крупных галактик и их спутников. Эти вспышки звездообразования продолжаются в течение нескольких миллиардов лет, в зависимости от массы, орбиты «темного спутника» и концентрации темной материи в нем.
Согласно этому сценарию, большая часть карликовых галактик, которые мы наблюдаем сегодня, должна формировать звезды со значительно большей скоростью, чем ожидалось ранее – или испытывать вспышку звездообразования – что подтверждается данными наблюдений.
Astronews, 3 марта 2016
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=8285
Журнал Astronomy & Astrophysics, 2016
Лора Сейлз из Калифорнийского университета, США
Глава 11-5-2
Астрономы разрешили проблему недостатка карликовых галактик около Млечного Пути
Сентябрь 2016
Астрономы создали одну из наиболее детальных компьютерных моделей зарождения галактики, подобной Млечному Пути. Она помогла разрешить проблему недостатка наблюдаемых карликовых галактик в местной группе. Статья ученых опубликована в журнале The Astrophysical Letters, кратко о ней рассказывает пресс-релиз на сайте Калифорнийского технологического института.
Согласно старым моделям происхождения Млечного Пути, наша галактика должна быть окружена тысячами карликовых галактик, состоящих из нескольких миллиардов звезд. В действительности же ученым на сегодняшний день удалось обнаружить всего лишь около пятидесяти таких объектов в местной группе. Ранее исследователи предполагали, что в их расчетах есть неточность, так как они не до конца понимают природу темной материи, которая вместе с темной энергией составляет около 95 процентов наблюдаемой Вселенной. Однако в новая симуляция американских астрономов показывает, что проблема была не в «скрытой» материи.
В своей работе исследователи учли множество дополнительных сил, связанных с влиянием звезд на нашу галактику и ее окрестности. Кроме обычных компонентов, вроде водородного газа или темной материи, они добавили в модель давление электромагнитного излучения, фотоионизацию и фотоэлектрический нагрев частиц межзвездной пыли, звездный ветер, коллапс звездных ядер и рождение сверхновых типа Ia в результате взрывов белых карликов.
В итоге исследователям удалось получить в моделировании галактику с массой, приблизительно равной массе Млечного Пути (7×1010 масс Солнца), вокруг которой существует «правильное» число карликовых галактик. Как оказалось, что взрывы сверхновых оказались способны оказывать значительное влияние на материал, из которого формируются звезды, и на карликовые галактики. Создаваемый ими звездный ветер вполне может разрушить молодые карликовые галактики еще до наступления их зрелости, «выдувая» из них звезды и газ.
Симуляция охватывает период с момента спустя 100 миллионов после рождения Вселенной (z = 30) и до наших дней (z = 0).
В дальнейшем исследователи планируют продолжить работу над моделью. Они надеются предсказать, сколько самых маленьких и тусклых галактик ученым еще предстоит открыть.
Космологические симуляции представляют собой программу, которой задается начальное состояние некоторого количества частиц и законы их поведения. После этого она предоставляется сама себе и рассчитывает свойства и взаимодействие этих частиц во времени. Каждый элемент такой модели может быть звездой, галактикой, участком темной материи конкретной массы или просто неким объемом Вселенной ограниченного размера. Симуляции очень удобны
