<< Реликтовое излучение | Оглавление | Темная энергия >>
Темная материя
Одним из результатов наблюдений анизотропии РИ явился тот факт, что
. В то же время известно, что суммарная
масса видимого вещества - звезд, светящегося газа - составляет 1/20 от этой
величины. Таким образом, вещества во Вселенной в 20 раз больше, чем мы видим !
Этот факт породил 2 проблемы, первая из которых - проблема Темной Материи.
Впервые присутствие темной материи во Вселенной было обнаружено при исследовании кривых вращения спиральных галактик: для их интерпретации видимого вещества недостаточно и необходимо наличие массивных гало. Позднее присутствие невидимого вещества было обнаружено также в коронах групп, скоплений и сверхскоплений галактик. Первоначально при исследовании скоплений использовался метод, заключающийся в анализе пекулярных скоростей галактик, входящих в скопление. Сейчас помимо него используются и другие. Основаны они на том, что большая часть барионного вещества в скоплениях находится в виде горячего межгалактического газа, излучающего в рентгеновском диапазоне. Массу газа можно определить двумя способами: 1) путем измерения полного потока в рентгеновском диапазоне и 2) используя эффект Сюняева-Зельдовича (искажение картины реликтового излучения из-за рассеяния фотонов РИ на электронах, входящих в межгалактический газ). Полную массу скопления можно определить несколькими независимыми путями - с помощью гравитационного линзирования, пекулярных скоростей галактик, теоремы вириала ...
Наблюдения, проводимые в различных подсистемах галактик - парах, группах, скоплениях, сверхскоплениях - показывают иерархию "темных масс" - больше всего темного вещества в сверхскоплениях, меньше всего в отдельных галактиках. При этом совсем не очевидно, что природа темной материи одинакова для всех этих образований.
Как отмечалось выше, в скоплениях и сверхскоплениях темная материя находится в виде горячего газа, излучающего в рентгене. При этом в этот "газ" входит как барионная, так и небарионная компоненты.
А в гало галактик, как предполагается, темная материя содержится в виде частиц.
При этом различают "холодную" и "горячую" компоненты (на самом деле вводят также и
"теплую" как промежуточное состояние). Отличие между ними в том, что
"холодные" частицы суть нерелятивистские, а "горячие" - релятивистские. Сейчас проводятся
эксперименты по прямому детектированию частиц темной материи, но пока достоверных
данных об открытиях нет. Делаются как попытки прямого обнаружения частиц, так и
результатов их аннигиляции - во втором случае это будут уже высокоэнергичные гамма-кванты.
Измеряемая плотность энергии темной материи в окрестностях Солнца порядка
.
На роль этой материи претендуют частицы, предсказываемые современными суперсимметричными
теориями. Кроме того, это также могут быть маломассивные
нейтрино, а то, что у нейтрино есть
масса (хотя бы у одного из сортов) показывают эксперименты по нейтринным осцилляциям на
SuperKamiokande в Японии.
Помимо газа в коронах скоплений газообразная темная материя может существовать и в виде облаков в
межгалактической среде. Тогда в спектрах далеких объектов наблюдается так называемый Lyman-alpha
forest - "лес"
из линий Лайман-альфа (соответствуют переходу 
в атоме водорода).
Скажем, мы наблюдаем далекий квазар, а на луче
зрения между нами и ним находятся несколько облаков холодного газа. Тогда на спектр
испускания квазара накладываются спектры поглощения всех облаков, причем, так как облака
находятся на разных z, то соответственно и смещены они будут на разные длины волн.
По интенсивности линий можно
судить о концентрации частиц в облаке, по ширине - о размерах. Зная размеры и концентрацию,
можно определить массу облака.
Однако, помимо газа, вклад в темную материю могут давать и объекты малой светимости - белые карлики, нейтронные звезды, красные карлики, черные дыры, "юпитеры" ... Они, конечно, не дадут большого вклада, но, тем не менее, сбрасывать их со счетов нельзя. Кроме того, возможны еще звездоподобные объекты в гало галактик - в нашей Галактике их поиском занимается проект MACHO.
Кроме того, необходимо отметить, что также темную материю делят на барионную и небарионную, хотя терминология тут не совсем корректна. Под барионным веществом понимают газ, звезды, светящееся вещество Вселенной. Под небарионной - различные элементарные частицы, рождавшиеся в ранней Вселенной. Эти частицы появляются в ряде теорий для объяснения внутренних противоречий этих теорий, кроме того, они могут играть роль частиц темной материи.
В заключение остается добавить, что указанные эксперименты дают в результате для
величину порядка 0.3 .
<< Реликтовое излучение | Оглавление | Темная энергия >>
|
Публикации с ключевыми словами:
Космология
Публикации со словами: Космология | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
