материю, на несколько порядков быстрее и легче вимпов (характерная масса находится на уровне килоэлектронвольт). Масса частиц размытой темной материи еще меньше (вплоть до 10−22 электронвольт), так что длина их волны сравнима с размером галактики. К сожалению, пока что проверить модели WDM и FDM не удалось.
Группа исследователей под руководством Филипа Моча (Philip Mocz) предложила отличать эти теории по структуре филаментов (галактических нитей). Чтобы увидеть отличия, ученые численно смоделировали эволюцию Вселенной, в которой исходная плотность темной материи с небольшой амплитудой колебалась около среднего значения. Характерный размер области, которую моделировали ученые, составлял 1,7 мегапарсека.
Во всех трех случаях (CDM, WDM и FDM) темная материя собиралась в филаменты, однако структура филаментов получилась разной. Холодная темная материя быстро распадалась на отдельные сгустки, которые можно интерпретировать как зародыши галактик. В модели WDM такие сгустки тоже появлялись, хотя и были выражены менее явно. Наконец, в модели FDM пространство между скоплениями было заполнено интерференционным узором, образованным областями с низкой и высокой плотностью материи. Внутри же скоплений волны размытой темной материи в целом воспроизводили динамику частиц холодной и теплой материи. Впрочем, плотность таких «скоплений» в среднем оказывалась значительно меньше, чем плотность скоплений в моделях CDM и WDM.
Рис. Структура филаментов, образованных холодной (верхний ряд), теплой (средний ряд) и пушистой (нижний ряд) темной материей
Philip Mocz et al. / Physical Review Letters, 2019
Авторы статьи подчеркивают, что в рассмотренных моделях давлением межзвездного газа можно пренебречь, поэтому при добавлении обычной материи результаты моделирования не изменятся. Обычная материя будет просто выстраиваться вдоль образованных «темных» структур. Это значит, что по изображениям галактик теоретически можно восстановить природу темной материи, ответственной за их формирование. Правда, разрешающей способности существующих телескопов для этого не хватит.
nplus1.ru, 4 октября 2019, Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/news/2019/10/04/fuzzy-filaments
Журнал Physical Review Letters, 2019
Филип Моч (Philip Mocz)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.141301
Глава 11-7-7
Возможно, обнаружена «недостающая» материя Вселенной
Ноябрь 2020
Астрофизики считают, что примерно 40 процентов от количества обычной материи, из которой состоят звезды, планеты и галактики, остается необнаруженной, скрытой от наблюдений в форме горячего газа, образующего замысловатые очертания «космической паутины». Сегодня ученые из Института космической астрофизики (Национальный центр научных исследований Франции / Университет Париж-Сакле), Орсей, Франция, возможно, впервые смогли обнаружить эту недостающую материю в результате применения нового метода статистического анализа к набору данных, собранному 20 лет назад. Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Галактики распределены по Вселенной в форме сложной сети из узлов, связанных между собой при помощи нитей, называемых филаментами, которые, в свою очередь, перемежаются пустотами. Эта структура известна как «космическая паутина». Филаменты, предположительно, содержат почти всю обычную (также называемую барионной) материю Вселенной в форме разреженного, горячего газа. Однако сигнал, испускаемый этим диффузным газом, является настолько слабым, что в действительности от 40 до 50 процентов барионов остаются незамеченными.
Эти барионы считаются «недостающими», и именно их поискам посвящена новая научная работа, выполненная коллективом ученых во главе с Хидеки Танимурой (Hideki Tanimura), исследователем-постдоком из Института космической астрофизики. В своей работе Танимура и коллеги представляют статистический анализ, впервые выявляющий рентгеновское излучение со стороны горячих барионов, входящих в состав газа филаментов.
Это обнаружение основано на суммировании рентгеновского излучения, зарегистрированного при помощи обзора неба ROSAT2 со стороны примерно 15 000 гигантских космических филаментов, идентифицированных в ходе обзора галактик SDSS3. Команда произвела пространственное сопоставление между положением филаментов и связанным с ними рентгеновским излучением, чтобы доказать наличие горячего газа в космической паутине и впервые измерить его температуру.
Эти находки подтверждают результаты предыдущих расчетов команды Танимуры, свидетельствующих о непрямом обнаружении горячего газа в космической паутине через анализ его влияния на реликтовое излучение. Работа делает возможными дальнейшие подробные исследования эволюции газа в структуре филаментов космической паутины, для которых могут быть использованы более качественные данные.
astronews.ru 7 ноября 2020
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20201107085529
Журнал Astronomy & Astrophysics. 2020
Хидеки Танимурой (Hideki Tanimura), исследователь-постдок из Института космической астрофизики.
Глава 11-7-8
Исследование столкновения скоплений галактик пролило свет на тайну «потерявшейся» материи
Октябрь 2022
Хотя ученым многое известно о составе Вселенной, существует досадная проблема, которую они пока не могут объяснить – пропавшая материя. Это отдельная загадка, где находится около трети «нормальной» материи, которая состоит из водорода, гелия и других элементов и образует такие объекты, как звезды и планеты. Ее еще предстоит обнаружить с помощью наблюдений за локальной Вселенной, то есть в регионах менее чем в нескольких миллиардах световых лет от Земли. Статья, описывающая исследование, была опубликована в Astrophysical Journal Letters.
Ученые предположили, что, по крайней мере, часть этой недостающей массы может быть скрыта в гигантских нитях теплого и горячего газа с температурой от 10 000 до 10 000 000 К, находящегося в пространстве между галактиками и скоплениями галактик. Ученые назвали это явление «тепло-горячей межгалактической средой» (warm-hot intergalactic medium, WHIM).
Команда астрономов, использующих обсерваторию Chandra для наблюдения за системой сталкивающихся скоплений галактик, обнаружила доказательства существования WHIM.
Исследователи использовали Chandra для изучения объекта Abell 98, который содержит два сталкивающихся скопления галактик. Abell 98 находится на расстоянии около 1,4 миллиарда световых лет от Земли.
Данные Chandra показывают мост рентгеновского излучения между двумя сталкивающимися кластерами, содержащими газы с температурой от 10 до 20 миллионов К. Более горячий газ, вероятно, происходит от газа в двух скоплениях, перекрывающих друг друга. Температура и плотность более холодного газа согласуются с прогнозами для самого горячего и плотного газа в WHIM.
Кроме того, данные Chandra показывают наличие ударной волны, которая движется перед одним из скоплений. Впервые астрономы обнаружили такую ударную волну на ранних стадиях столкновения.
Волна может быть напрямую связана с открытием WHIM в Abell 98, потому что именно она нагрела газ между скоплениями. Это могло поднять температуру газа в нити WHIM настолько, что ее получилось обнаружить с помощью Chandra.
«Когда сталкиваются скопления галактик, у нас появляется возможность увидеть экстремальную физику, которую мы редко наблюдаем в любой другой космической обстановке», — сообщили ученые.
astronews.ru, 17 октября 2022
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20221014210703
Журнал Astrophysical Journal Letters. 2022
