Возле Солнца впервые вычислен крупный объект: ученые говорят о темной материи

Российские ученые объяснили, как исследователям удалось «обнаружить» темную материю возле Солнечной системы

Огромный сгусток темной материи массой от 20 до 60 миллионов Солнц может скрываться рядом с нашей Солнечной системой. Совсем недалеко, всего в 2340 световых годах. Ученые из Висконсинского университета в Милуоки (США) надеются, что им наконец-то удалось обнаружить первое скопление темной материи в нашей галактике и оно находится именно возле нашей звезды. «МК» попросил разъяснить методику исследования специалистов Астрокосмического центра ФИАН.

Simone Brandt/imageBROKER.com/Global Look Press

тестовый баннер под заглавное изображение

Темная материя — это космический объект, невидимая ткань Вселенной, не испускающая электромагнитного излучения. Поэтому ученые не имеют возможности видеть ее прямым наблюдением. Между тем существует версия, что именно темная материя создает гравитационный эффект, заставляющий галактики вращаться с почти одинаковой скоростью как во внутренних, так и во внешних своих областях, то есть как единое целое. Это расходится с ситуацией внутри отдельно взятой нашей Солнечной системы, в которой такой равномерности как будто не существует — ведь, к примеру, Меркурий, расположенный ближе к центру масс, вращается быстрее, а все внешние планеты — медленнее…

Распространенная гипотеза говорит о том, что темная материя должна быть как бы размазана по всей площади отдельно взятой галактики неким равномерным «слоем» (это якобы и дает эффект равномерности). Локализации, то есть более густые гало темной материи (или субгало), если и существуют, то на задворках Вселенной, и именно с ними было связано раннее образование галактик во Вселенной — уже через 1–2 сотни миллионов лет после Большого взрыва.

И вот подобный предсказанный субгало находят не где-нибудь, а неподалеку от нашей Солнечной системы, на расстоянии в 2340 световых лет от Солнца, что по космическим меркам — совсем рядом. Его масса — около 20–60 миллионов солнечных масс. И помогли «обнаружить» его пульсары, открытые в 1967 году. Это тяжелые нейтронные звезды, которые быстро вращаются вокруг своей оси, совершая примерно 1 оборот в секунду. При этом они испускают мощный пучок радиоволн в виде прожектора, и ученые фиксируют его на Земле при помощи радиотелескопов.

Как пояснили «МК» в Астрокосмическом центре ФИАН, при обнаружении субгало темной материи ученые использовали сигналы, поступающие от так называемых двойных пульсаров. Как правило, если один пульсар в такой паре вращается с периодичностью в 1 секунду, то его компаньон — гораздо быстрее — со скоростью порядка тысячи оборотов в секунду. Он и является самым главным объектом для наблюдения, поскольку чем быстрее он вращается, тем удобней на нем обнаруживать сверхтонкие эффекты, связанные с его замедлением (вызваны проявлениями теории относительности, излучением гравитационных волн и так далее). Вот пучок света от такого миллисекундного пульсара как раз и замедлился, по данным исследования американских ученых из Милуоки. Они заявили в статье Physical Review Letters https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/29xz-nt5z, что изменение его скорости можно было объяснить наличием видимой материи, то есть барионного вещества, но его в исследуемой области не было обнаружено (это проверили путем сравнения положения загадочного объекта с картами звезд, газа и других объектов из обычной материи).

Таким образом, изменение скорости вращения быстрых пульсаров нельзя объяснить ничем иным, как наличием какого-то невидимого массивного объекта на пути следования его лучей, или субгало темной материи, — делают вывод ученые. Исследователи изучали объекты PSR J1640+2224 и PSR J1713+0747. Пульсары в этих двойных системах демонстрировали странные гравитационные отклонения, причем делали это синхронно.

«Имеется пара пульсаров, другие объекты возле них, и что-то в этой области тянет эти пульсары в странном направлении, которого мы не ожидали», — говорит профессор Филип Чанг, один из авторов работы.

Таким образом, картина вырисовывается следующая: галактики погружены в разреженные облака темной материи — гало, внутри которых разбросаны более мелкие субгало (по сути, сгущения темного вещества). И одно из таких субагло находится не так уж далеко от нас.

Интересно, существует ли другая версия? По словам российских ученых, несмотря на то что все активно обсуждают всевозможные новости, связанные с темной материей, сам факт ее существования в каком-либо виде (гало или субгало) окончательно еще не доказан. Одним из аргументов того, что ее, возможно, нет вообще, называется отсутствие ее признаков внутри Солнечной системы. Лет 10–15 назад еще была довольно большая фракция физиков, которые говорили, что эффекты темной материи могут объясняться другими явлениями: к примеру, искривлением пространства, особой геометрией больших пространств и так далее. Но фракция эта в последнее время постепенно уменьшается — гипотеза о существовании темной материи стала практически основной среди ученых.

По словам авторов статьи, теперь, после первого обнаружения субгало темной материи, они поставили себе цель нанести на карту неба как можно больше таких субгало по всей Галактике.

Источник: www.mk.ru