Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Рис. Гало темной материи
«Слабое линзирование» приводит к умеренному, но систематическому искажению формы галактик, лежащих на заднем плане, и дает возможность наложить надежные ограничения на распределение темной материи в границах скопления галактик. «Сильное линзирование», напротив, приводит к формированию искаженных, увеличенных и часто множественных изображений одиночного источника.
В настоящее время ученые склоняются к тому, что формирование галактик может протекать в один или в два крупных этапа. На первом этапе гравитационный коллапс материи приводит к формированию ядра галактики, окруженного гало из темной материи. Из сгустков материи ядра затем формируются звезды. Формирование более крупных галактик включает еще один, второй этап, в ходе которого галактика, уже обладающая сформировавшимся массивным ядром, дополнительно обогащается новыми порциями материи за счет поглощения близлежащих галактик.
В новом исследовании, проведенном группой во главе с Джошуа Спиглом (Joshua Speagle) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, были проведены наблюдения массивного скопления галактик при помощи телескопа «Субару». Используя эффект слабого гравитационного линзирования, астрономы изучили примерно 3200 галактик массами больше массы Млечного пути. Анализ показал, что информация об истории формирования массивных гало из темной материи закодирована в распределении масс звезд массивных центральных галактик. А для галактик одинаковой массы более обширные галактики имеют в среднем более массивные гало из темной материи. Эти результаты позволяют глубже понять формирование и эволюцию массивных галактик во Вселенной.
astronews.ru, 23 марта 2020
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200323161514
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2020
Джошуа Спигл (Joshua Speagle) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США
Глава 11-6-5
Никаких следов гало темной материи
Август 2022
Согласно стандартной космологической модели, подавляющее большинство галактик окружено ореолом из частиц темной материи. Это гало невидимо, но его масса оказывает гравитационное влияние на соседние галактики. Новое исследование, проведенное Боннским университетом (Германия) и Университетом Сент-Эндрюс (Шотландия), ставит под сомнение это утверждение. Результаты показывают, что карликовые галактики в скоплении Печи не имеют гало темной материи. Статья появилась в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Мы представляем инновационный способ проверки стандартной модели, основанный на том, насколько карликовые галактики возмущаются гравитационными приливами от ближайших более крупных галактик», — сказала Елена Асенсио, аспирант Боннского университета.
В скоплении Печи находится множество карликовых галактик. Наблюдения показывают, что некоторые из этих карликов кажутся искаженными, как будто они подверглись возмущениям, вызванным окружающей средой скопления.
«Согласно стандартной модели, таких возмущений у карликов Печи не ожидается», — сказал Павел Крупа, профессор Боннского университета. – «Ореолы темной материи этих карликов должны частично защищать их от приливов, создаваемых скоплением».
Авторы проанализировали ожидаемый уровень возмущения карликов, который зависит от их внутренних свойств и расстояния до гравитационно мощного центра скопления. Галактики больших размеров, но с малой звездной массой, и галактики, расположенные близко к центру скопления, легче подвергаются возмущению или разрушению. Они сравнили результаты с наблюдаемым уровнем возмущения, очевидным на фотографиях, сделанных «Очень Большим Телескопом».
«Сравнение показало, что если объяснять наблюдения в рамках стандартной модели, то карлики Печи должны быть уничтожены гравитацией от центра скопления, даже если приливы, вызываемые у карлика, в 64 раза слабее, чем собственная гравитация карлика», - заявила Елена Асенсио. По ее словам, это противоречит предыдущим исследованиям, обнаружившим, что внешняя сила, необходимая для возмущения карликовой галактики, примерно равна собственной гравитации карлика.
Авторы пришли к выводу, что в рамках стандартной модели невозможно самосогласованно объяснить наблюдаемую морфологию карликов созвездия Печи. Они повторили анализ, используя динамику Милгрома (MOND). Вместо предположения о наличии гало темной материи, теория MOND предлагает поправку к ньютоновской динамике, благодаря которой гравитация испытывает усиление в режиме малых ускорений.
«Мы не были уверены, что карликовые галактики смогли бы выжить в экстремальной среде галактического скопления в MOND из-за отсутствия защитных ореолов темной материи в этой модели», - сказал доктор Индранил Баник из Университета Сент-Эндрюса. - «Однако наши результаты показывают прекрасное согласование между наблюдениями и ожиданиями MOND по поводу уровня возмущения карликов Печи».
Это не первый случай, когда исследование, проверяющее влияние темной материи на динамику и эволюцию галактик, пришло к выводу, что наблюдения лучше объясняются, когда они не окружены темной материей.
«Количество публикаций, показывающих несоответствие между наблюдениями и парадигмой темной материи, растет с каждым годом. Пора начать вкладывать больше ресурсов в более перспективные теории», — отметил Павел Крупа.
astronews.ru, 7 августа 2022
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220807004459
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2022
Павел Крупа, профессор Боннского университета.
Глава 11-6-6
Новые астрономические наблюдения уточнили природу темной материи
Сентябрь 2023
Японские астрономы провели серию наблюдений за излучением аномального квазара, свет от которого преломляется галактической гравитационной линзой. Собранные данные и новый метод их обработки позволили изучить флуктуации распределения темной материи в невиданных ранее деталях. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Понятие темной материи исторически возникло из-за необходимости решения проблемы скрытой массы во Вселенной. Введение этого понятия позволило объяснить различия между теоретическими предсказаниями и астрономическими наблюдениями характера вращения галактик и силы гравитационного линзирования.
Так, если бы во Вселенной существовала только видимая материя, то периферические части галактических дисков вращались бы медленнее наблюдаемого, а гравитационное линзирование далеких объектов в норме было бы заметно слабее. Только предположение о некоей скрытой массе позволяет решить эту загадку. Причем, согласно общепринятой сегодня космологической теории, в наблюдаемой нами части Вселенной этой невидимой материи должно быть в пять раз больше, чем привычной нам барионной.
Поскольку о присутствии темной материи можно узнать только через гравитационные эффекты на масштабах звезд и галактик, астрономам приходится полагаться лишь на случайные «естественные эксперименты», заключающиеся в особом расположении небесных тел.
Рис. Флуктуации темной материи в системе линз, создающих четыре изображения квазара MG J0414+0534. Беловато-синий — гравитационно-линзированные изображения, наблюдаемые ALMA. Рассчитанное распределение темной материи показано оранжевым цветом. Более яркие области указывают на более высокие концентрации темной материи, а темно-оранжевые области указывают на более низкие концентрации / © ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.
Одним из таких экспериментов для группы японских астрономов стали
