Новости науки
Модель темной материи SIDM может объяснить астрономические явления разного масштаба
Темная материя, составляющая, по современным оценкам, около 85% вещества во Вселенной, остается одной из главных нерешенных загадок астрофизики. Несмотря на многочисленные косвенные доказательства ее существования – от кривых вращения галактик до гравитационного линзирования – напрямую обнаружить частицы темной материи пока не удалось.
Стандартная космологическая модель ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) предполагает существование холодной темной материи. В новом исследовании, проведенном под руководством профессора Хай-Бо Ю из Калифорнийского университета в Риверсайде, предложена альтернативная гипотеза – самовзаимодействующая темная материя (SIDM). В отличие от «бесстолкновительной» холодной темной материи, частицы SIDM могут взаимо действовать друг с другом, сталкиваться и обмениваться энергией, что должно приводить к формированию сверхплотных структур внутри гало галактик.
По мнению авторов исследования, взаимодействие частиц может запускать процесс, похожий на «гравотермический коллапс», при котором образуются компактные ядра с массой, превышающей солнечную в миллионы раз. Такие структуры способны заметно влиять на распределение материи и объяснять ранее необъяснимые наблюдения в космосе.
Модель SIDM, по расчетам авторов, может истолковать три астрономических явления разного масштаба:
1. Аномалия в системе гравитационного линзирования JVAS B1938+666. Объект массой примерно в один миллион масс Солнца обладает нетипичной, экстремально высокой плотностью в своем центре.
2. Структура звездного потока GD-1 с разрывами и «шпорой» – одна из самых изученных структур в гало Млечного Пути. GD-1 представляет собой длинную (порядка 8,4 килопарсек) тонкую полосу звезд, движущихся по общей траектории через гало галактики. Его структура характеризуется наличием разрывов (участков с низкой плотностью звезд) и шпор – областей повышенной плотности, которые выбиваются за пределы основного потока.
3. Особенности шарового скопления Fornax 6 в карликовой сфероидальной галактике Fornax dSph, спутнике Млечного Пути. Данное скопление имеет ряд особенностей, отличающих его от других 5 скоплений галактики. Прежде всего это высокая металличность, аномально высокий показатель массы-к-свету и относительная молодость.
Во всех трех случаях наблюдаются плотные объекты и возмущения, которые трудно объяснить в рамках стандартной модели темной материи ΛCDM.
По мнению авторов исследования, то, что один и тот же механизм может работать в столь разных масштабах, говорит в пользу модели темной материи SIDM.
Работа опубликована в журнале «Physical Review Letters»
Телескоп JWST обнаружил сверхмассивную черную дыру старше своей галактики
Международная группа астрономов и астрофизиков под руководством Кембриджского университета обнаружила сверхмассивную черную дыру весом порядка 50 миллионов солнечных масс. Судя по химическому составу окружения, объект Abell2744-QSO1 (сокращенно – QSO1) возник раньше звезд своей галактики.
Согласно действующим представлениям, черные дыры растут постепенно: сначала массивная звезда коллапсирует в объект звездной массы, который затем поглощает материю и сливается с другими аналогичными телами. Однако данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) показали, что объект QSO1 уже обладал огромной массой в то время, когда окружающая его галактика практически не имела звезд. Согласно данным спектрального анализа, газ в системе состоит почти полностью из водорода и гелия без примеси тяжелых металлов, которые производятся звездами.
Похоже, ученым удалось обнаружить черную дыру, у которой нет заметной галактики-хозяина и которая присутствовала до начала звездных процессов. Это очень захватывающе, потому что свидетельствует о существовании первичных черных дыр или черных дыр прямого коллапса; возможность их существования вытекала из теоретических расчетов, но пока что не находила подтверждения.