Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-12-7
Новый детектор не подтверждает наличия темной материи

Январь 2019

Почти 20 лет назад эксперимент DAMA/LIBRA, расположенный в Национальной лаборатории Гран-Сассо, Италия, начал публиковать данные, демонстрирующие изменения сигнала, вызываемых взаимодействием с гало темной материи нашей галактики Млечный путь.

Согласно одной из распространенных моделей, совместное движение Земли, Солнца и самой Галактики вызывает появление «ветра» из темной материи для наблюдателя, находящегося на Земле – а именно, ветра, состоящего из слабо взаимодействующих массивных частиц (ВИМПов), гипотетических частиц темной материи. При движении Земли по орбите вокруг Солнца направление ее движение может то совпадать, то не совпадать с направлением ветра темной материи, и согласно ученым они зафиксировали такое годовое изменение сигнала детектора ВИМПов и зависимость носила косинусоидальный характер.

Проблема с этими результатами состоит в том, что впоследствии они так и не были ни разу воспроизведены исследователями на других экспериментальных установках. С целью однозначно разрешить вопрос с данными, полученными в ходе эксперимента DAMA/LIBRA, был построен эксперимент COSINE-100 («Косинус-100»), в котором были использованы те же детекторы на основе кристаллов йодида натрия, что и в детекторе DAMA/LIBRA. В начальный период работы этого детектора ученые не нашли подтверждения сигналам эксперимента DAMA/LIBRA, однако в настоящее время активная работа с этим детектором продолжается.

_{astronews.ru, 25 января 2019}

Глава 11-12-8
Темная материя существует: Наблюдения не подтверждают альтернативные гипотезы

Май 2019

В одном из недавних исследований существование темной материи было поставлено под сомнение. Однако новая научная работа, проведенная международным институтом SISSA, позволяет разрешить эти сомнения, опровергая универсальность эмпирических соотношений, которые, согласно предыдущим исследованиям, свидетельствовали в пользу альтернативных гипотез. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

В астрономическом масштабе движение объектов происходит почти исключительно под действием гравитации, однако наблюдаемые скорости некоторых небесных тел, например звезд в составе галактик, отличаются от расчетных в большую сторону, если исходить при расчете из массы только лишь видимой материи. Для объяснения этого феномена была предложена гипотеза невидимой, «темной» материи, облака которой окружают собой галактики и оказывают влияние на скорость звезд, входящих в их состав.

«Три года назад коллеги из Университета Кейс Вестерн Резерв привели в своем исследовании доводы, бросающие тень сомнения на существование темной материи, – объясняет Чиара ди Паоло (Chiara Di Paolo), студент докторантуры института SISSA. – Анализируя кривые вращения 153 «классических» спиральных галактик, они получили эмпирическое соотношение между общим гравитационным ускорением звезд (наблюдаемым) и компонентом, который бы мы наблюдали в присутствии только лишь нормальной материи в классической ньютоновской теории».

Для проверки этого соотношения ди Паоло и его коллеги провели анализ кривых вращения галактик других типов, отличных от «классических» спиральных галактик – 72 галактик с низкой поверхностной яркостью и 34 карликовых дисковых галактик. Исследователи получили более представительные результаты, предложив иное соотношение, которое помимо общего гравитационного ускорения и его «нормальной» компоненты также включает радиус галактики и параметры ее морфологии.

Согласно авторам работы, это новое соотношение, полученное ими для выборки из 104 галактик, демонстрирует неточность ранее полученного эмпирического соотношения и позволяет разрешить сомнения относительно присутствия темной материи в галактиках, указывая однозначно на ее существование.

_{astronews.ru, 6 мая 2019}

_{Журнал Astrophysical Journal. 2019}

_{Чиара ди Паоло (Chiara Di Paolo), студент докторантуры института SISSA.}