НовинаЗ архіву

Імовірно, темної матерії майже немає в околицях Сонця

Опубліковано: Редактор: Den
Зміст матеріалу
  1. Відсутність темної матерії поблизу Сонця не було встановлено
Зручне читання

Найбільший із реалізованих на сьогодні проєктів із пошуку темної матерії в найближчих околицях Сонячної системи не дав результату: дослідникам із Чилі не вдалося виявити жодних слідів темної матерії на відстані до 13 тис. світлових років від Землі. Якщо вона й є в Чумацькому Шляху, то форма її скупчень має бути дуже незвичайною, що ставить під питання можливість такого сценарію.

Найбільший із реалізованих на сьогодні проєктів із пошуку темної матерії в найближчих околицях Сонячної системи не дав результату: дослідникам із Чилі не вдалося виявити жодних слідів темної матерії на відстані до 13 тис. світлових років від Землі. Якщо вона й є в Чумацькому Шляху, то форма її скупчень має бути дуже незвичайною, що ставить під питання можливість такого сценарію.

Згідно з панівними поглядами, ми мали б купатися в темній матерії, адже її близько 80% від усієї матерії взагалі, а нашої баріонної, звичайної — «у рази» менше. У нашій Галактиці її вважали зосередженою в так званому галактичному гало, яке на відео нижче позначене блакитним:

Учені навіть підрахували частоту зіткнень тіла пересічного землянина з частинками темної матерії, яка майже не взаємодіє з тією, з якої складаються люди. І, виходячи з теоретичних уявлень про поширення темної матерії, отримали 100 000 зіткнень на рік. Здається, про все це можна забути.

Галактичне гало, виділене блакитним, вважали таким, що складається переважно з темної матерії. Якщо нове дослідження точне, розміри й форму цього гало доведеться переглянути. (Тут і нижче ілюстрації ESO.)
Галактичне гало, виділене блакитним, вважали таким, що складається переважно з темної матерії. Якщо нове дослідження точне, розміри й форму цього гало доведеться переглянути. (Тут і нижче ілюстрації ESO.)

Група чилійських астрономів, використовуючи MPG/ESO, 2,2-метровий телескоп в обсерваторії Ла-Сілья, провела докладний порівняльний аналіз динаміки 400 зір, розташованих на відстані до 13 тис. світлових років від Землі. Кількості виявленої звичайної матерії — зір, пилу й газу — виявилося достатньо для пояснення гравітаційних ефектів, які впливають на зорі в цій частині Галактики. За словами провідного автора роботи, доктора Крістіана Моні-Бідіна, який представляє астрономічний факультет Університету Консепсьйона, це не залишає місця для темної матерії в дослідженій ділянці. Водночас без неї важко пояснити деякі аспекти формування галактик, і навіть обертання нашого власного Чумацького Шляху не мало б бути таким швидким, якби на нього не діяли великі приховані маси.

Строго кажучи, немає підстав припускати, що ситуація в решті нашої Галактики, принаймні поза її центром, чимось відрізняється, — а отже, якщо темна матерія всередині Чумацького Шляху й присутня, то її на порядок менше, ніж вважали.

Телескоп MPG/ESO відіграв ключову роль у збиранні інформації для дослідження.
Телескоп MPG/ESO відіграв ключову роль у збиранні інформації для дослідження.

Метод дослідження спирався на аналіз швидкостей зір у протилежних частинах галактичного диска. При цьому було вивчено простір, учетверо більший, ніж у попередньому рекордному дослідженні такого роду. За словами пана Моні-Бідіна, у цьому секторі може міститися в найкращому разі 10% теоретично передбаченої кількості темної матерії. Причому, найімовірніше, ця цифра нижча, оскільки сучасні засоби спостереження не надто добре реєструють, наприклад, коричневих карликів, яких у Галактиці, як припускають, більше, ніж звичайних зір.

Словом, численні експерименти з пошуку темної матерії, імовірно, приречені на невдачу, бо шукають чорну кішку в такій темній кімнаті, де немає жодних кішок. Чилійці припустили, що єдиним «порятунком» для темної матерії може бути її розташування в нашій Галактиці не у формі сфери, як у футбольного м’яча, а у формі вертикально витягнутого м’яча для регбі. У цьому разі вона зосереджується біля центру галактичного диска. Підтвердити цю теорію (або остаточно заплутати справу) можуть дослідження швидкостей зір у ширшому регіоні. Щоправда, додають астрономи, таке розташування вельми малоймовірне, адже можливі причини настільки компактного зосередження навколо ядра Галактики невідомі.

Звісно, учені, які не брали участі в експерименті, вважають, що результати проведеного аналізу потрібно перевірити повторно. Можна припустити, що цю роботу виконають найближчим часом.

Підготовлено за матеріалами Nature News.

темна матерія, детектування темної матерії, Сонячна система, Чумацький Шлях

Коментарі (1):

Nambu  •  27 Апреля 2012, 20:52

Вот что говорят об этом на официальном сайте ESO

Серьезный удар по теориям темной материи Новое исследование обнаружило необъяснимое отсутствие темной материи в окрестностях Солнца

Наиболее точное на сегодняшний день исследование движений звезд в Млечном Пути не нашло свидетельств присутствия темной материи в большом объеме пространства вокруг Солнца. Согласно широко распространенным теориям считалось, что окрестности Солнца заполнены темной материей, таинственной невидимой субстанцией, которую можно обнаружить только косвенными методами, по гравитационному воздействию, которое она оказывает. Однако новое исследование, проведенное астрономами в Чили, показало, что эти теории просто не соответствуют наблюдательным фактам. Это может означать, что попытки прямой регистрации частиц темной материи на Земле вряд ли будут успешными.

Группа, использующая 2.2-м телескоп MPG/ESO в обсерватории ESO Ла Силья, а также другие телескопы, построила карту движений более, чем 400 звезд на расстояниях до 13 000 световых лет от Солнца. На базе этих данных астрономы вычислили массу вещества в окрестностях Солнца, в объеме пространства, вчетверо превышающем те, что рассматривались прежде.

“Значение массы, которое мы получили, очень хорошо соответствует тому количеству вещества, которое мы видим в форме звезд, пыли и газа в околосолнечной области”, -- говорит руководитель группы Кристиан Мони Бидин (Christian Moni Bidin, Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). “Но тогда не остается места для темной материи, найти которую мы рассчитывали. Согласно нашим вычислениям, темная материя должна была отчетливо проявиться в наших измерениях. Но ее там просто не оказалось!”

Темная материя – таинственная субстанция, которую нельзя увидеть, но которая проявляет себя через гравитационное взаимодействие с окружающим ее веществом. Первоначально предположение о существовании этой дополнительной составной части Вселенной было сделано, чтобы объяснить, почему внешние части галактик, включая и наш Млечный Путь, вращаются так быстро, но сейчас темная материя составляет существенный элемент теорий образования и эволюции галактик.

 В соответствии с общепринятой сейчас концепцией, темная материя составляет около 80% массы Вселенной [1], однако все попытки выявить ее природу до сих пор не увенчались успехом. Не удались и все эксперименты по регистрации частиц темной материи в лабораторных условиях на Земле.

Измеряя с очень высокой точностью движения большого числа звезд, в особенности расположенных на большом расстоянии от плоскости Млечного Пути, исследовательская группа смогла рассчитать общую массу вещества в этом объеме [2]. Движения звезд являются результатом взаимного гравитационного притяжения всего наличествующего вещества, как обычного, например, звезд, так и темной материи.

Существующие сейчас в астрономии модели формирования и вращения галактик предполагают, что Млечный Путь окружен гало из темной материи. Эти модели неспособны точно предсказать форму этого гало, но все они сходятся в том, что в околосолнечной области можно найти существенное количество темной материи. Только при очень необычной форме гало, например, очень вытянутой, можно объяснить отсутствие темной материи, выявленное настоящим исследованием [3].

Новые результаты также означают, что попытки зарегистрировать темную материю на Земле, например, при редких взаимодействиях частиц темной материи с «нормальными» частицами, вряд ли могут быть успешными.

“Хоть мы и получили такой результат, Млечный Путь все-таки вращается значительно быстрее, чем если бы он состоял только из наблюдаемого вещества. Так что, если темной материи нет там, где мы рассчитывали ее найти, значит, требуется новое решение проблемы скрытой массы. Наши результаты противоречат принятым сейчас моделям. Тайна темной материи, таким образом, стала еще загадочнее. Будущие исследования, такие, как миссия ESA Gaia, сыграют решающую роль в ее разгадке” – заключает Кристиан Мони Бидин.

Примечания

[1] Согласно современным теориям, темная материя составляет 83% от всей массы Вселенной, а на долю обычного вещества приходятся остальные 17%. Во Вселенной также присутствует значительно большее количество темной энергии, но она, как считается, не оказывает влияния на движения звезд внутри Млечного Пути.

[2] Наблюдения были выполнены со спектрографом FEROS, смонтированном на 2.2-м телескопе MPG/ESO, с приемником Coralie, установленном на шведском 1.2-м телескопе Леонарда Эйлера (Leonhard Euler Telescope), с инструментом MIKE на телескопе Magellan II и с эшелле-спекрографом на телескопе Ирэн Дюпон (Irene du Pont Telescope). Первые два телескопа установлены в обсерватории ESO Ла Силья (La Silla Observatory), последние два – в обсерватории Лас Кампанас (Las Campanas Observatory); обе эти обсерватории находятся в Чили. В общей сложности наблюдалось более 400 красных гигантов с большим разбросом высот над плоскостью Галактики в направлении южного галактического полюса.

[3] Теории предсказывают, что среднее количество темной материи в окрестности Солнца должно составлять примерно 0.5 килограммов в объеме земного шара. Новые измерения дают значение 0.00±0.06 килограмма темной материи в этом объеме.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood”, by Moni-Bidin et al. Статья появится в The Astrophysical Journal.

Состав группы: C. Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile), G. Carraro (European Southern Observatory, Santiago, Chile), R. A. Méndez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile) and R. Smith (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile).

В 2012 году исполняется 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – Европейского Сверхкрупного Телескопа 40-метрового класса для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.