Новый телескоп расскажет о темной материи во Вселенной
На этой неделе начала работу самая мощная из ранее созданных сканирующих астрономических камер, предназначенная для обнаружения темной материи. Современная наука считает, что на долю темной материи приходится около 75% массы вселенной, однако сама эта материя практически не взаимодействует со всеми другими видами электромагнитного излучения, поэтому обнаружить ее воочию невозможно. Система Dark Energy Survey с гигантской разрешающей способностью 570 миллионов пикселей должна будет приподнять занавес тайны темной материи.
В предстоящие пять лет Dark Energy Survey должна будет исследовать около 300 млн галактик и помочь современной науке понять, что же такое темная материя на самом деле и как она помогает нашей Вселенной расширяться.
Свои первые снимки Dark Energy Survey уже сделал - неделю назад он снял галактический кластер Fornax. Со временем, камера изучит не только индивидуальные галактики, но и около 100 000 галактических кластеров, а также около 4000 сверхновых. Сама по себе установка Dark Energy Survey представляет собой конструкцию размером с телефонную будку, установленную на телескоп, работающий в чилийской обсерватории Cerro Tolo Inter-American Observatory. Dark Energy Survey - это совместный продукт американских, британских, испанских и немецких ученых.
Хотя Dark Energy Survey не является самой большой камерой в своем роде, по своей разрешающей способности этот аппарат вне конкуренции. Наблюдательная подсистема Dark Energy Survey особенно чувствительная к красному и инфракрасному излучению в космосе, что позволяет ей исследовать объекты, удаленные от нас на 8 млрд световых лет и дальше. Дело в том, что из-за эффекта красного смещения большинство объектов, расположенных дальше этой границы имеют столь вытянутое световое излучение, что до нас оно доходит уже в виде инфракрасного излучения и во всех других спектрах его просто не видно.
Ранее ученые, как раз при помощи инфракрасных наблюдений, установили, что наша Вселенная расширяется, причем делает это с возрастающей скоростью. Многие астрономы уверены, что движущей силой этого расширения является как раз темная материя. Так это, или нет, должен помочь установить Dark Energy Survey.
Научные кураторы проекта рассказали, что работа Dark Energy Survey будет сосредоточена по 4 основным направлениям: он будет исследовать "историю расширения", то есть смотреть, как менялись темпы расширения миллиарды лет назад, также он составит 3D-карты распределения галактических кластеров, где будут отображены облака темной материи, займется аппарат попутно и исследованием реликтового фонового излучения Вселенной, которое, как считается, осталось еще с периода Большого Взрыва.
На прошлой неделе аппарат Dark Energy Survey был официально введен в строй, однако еще два месяца специалисты будут его тестировать и калибровать. Настоящую работу он начнет в декабре.
Астрономы утверждают, что им впервые удалось получить трёхмерное изображение одного из самых загадочных образований космоса – нити или филамента из тёмной материи. _http://www.vesti.ru/doc.html?id=936204_
Считается, что эти гигантские нити пронизывают всю Вселенную, образуя подобие запутанной паутины. В их основе лежат невзаимодействующие со светом частицы тёмной материи. Поэтому обнаружить такие объекты можно только за счёт их гравитационного воздействия на окружающее пространство.
Согласно теории, в местах пересечения нитей тёмной материи расположены крупные галактические скопления. Получается, что эта сеть поддерживает структуру Вселенной.
Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, свет изгибается, проходя через или вблизи объектов с большой массой. Нити тёмной материи невидимы, но их масса достаточно велика, чтобы искривить свет. Поэтому изображение галактик, расположенных за этими структурами, искажается. Это явление называется гравитационной линзой.
По словам исследователей, изученный фрагмент космической сети, соединяющий галактики в кластере MACS J0717, оказался поистине огромным. Длина его составила 60 миллионов световых лет, а масса значительно превышает предсказания теоретических расчётов. Доля звёзд и обычной материи в этой области составляет не более двух процентов, а остальную массу обеспечивает тёмная материя.
Одним из возможных объяснений существования темной материи и темной энергии во Вселенной может быть присутствие в ней своеобразной решетки из энергетических «доменных стен». В своей последней работе группа ученых из Канады предлагает метод непосредственного обнаружения таких структур при прохождении Земли через них. Исследователи считают, если подобные стены существуют в достаточном количестве, они могут быть обнаружены при помощи сравнительно дешевого набора чувствительных детекторов магнитного поля, расположенных в разных точках на поверхности планеты.
Темная материя влияет на движение галактик, а темная энергия ускоряет расширение Вселенной. Как считают ученые, вместе эти два компонента составляют порядка 95% массы-энергии Вселенной, но природа их до сих пор является загадкой. Чтобы найти недостающие звенья в этой картине мира, экспериментаторы уже пытались искать частицы темной материи глубоко под землей. В то же время, теоретики пытались представить себе другие природные явления, помимо новых частиц, которые могли быть связаны с почти незаметными большими объемами энергии.
Одна из предложенных теоретиками вероятных картин – это наличие гипотетического поля, пронизывающего Вселенную и имеющего несколько возможных «нулевых состояний» в каждой точке пространства. Идея ученых заключается в том, что в ранней Вселенной, находившейся в горячем состоянии, «нулевые» состояния различных областей не коррелировали между собой, но, по мере охлаждения, крупные области пространства «получили» одно и то же значение.
По мнению ученых, между двумя областями пространства с разными «нулевыми состояниями» должна быть своего рода «доменная стена», причем, своеобразный «разрыв» поля на этой границе должен требовать дополнительной энергии. К слову, описанные домены являются аналогом доменов в магнитном материале, таком как железо, где большой объем вещества обычно состоит из отдельных областей, в каждой из которых магнитные диполи выровнены в своем направлении.
Работа группы ученых из University of Victoria и Perimeter Institute (Канада) была сосредоточена на вопросе: можно ли обнаружить доменные стены, если они существуют.
Для объяснения темной материи и темной энергии, группа ученых представила себе доменную структуру пространства (где доменные стены образуют своего рода сеть) более-менее зафиксированной с начала охлаждения Вселенной. Известная плотность темной материи и темной энергии позволили ученым оценить приблизительный размер отдельных доменов. Результаты вычислений показали: если Земля движется через эту сеть со средней галактической скоростью в 1/1000 скорости света, то в течение нескольких лет планета проходит через несколько таких доменных стен.
Ученые считают, что эти доменные стены могут быть обнаружены с помощью современных чувствительных детекторов магнитного поля. Ожидается, что поле (по аналогии с магнитным) оказывает воздействие на атомные спины, поэтому команда сформулировала свои предположения в терминах «эффективного магнитного поля». По их мнению, при прохождении планеты через доменную стену, в течение миллисекунды можно ожидать изменений, эквивалентных воздействию одной миллиардной магнитного поля Земли. Лучшие современные магнитометры действительно могут обнаружить такой сигнал, а также сигналы, соответствующие ряду других параметров сформулированной теории.
К сожалению, единичное событие будет сложно отделить от случайных сбоев, вызванных электроникой или прохождением мимо лаборатории крупных грузовиков. Чтобы быть уверенными в своих выводах, команда предлагает искать одновременные события с помощью пяти детекторов, размещенных в различных точках Земли. К слову, экспериментаторы уже использовали два из имеющихся у них магнитометра для доказательства того, что они могут обнаружить подобные коррелированные события.
Докопаться до черной материи _http://www.vesti.ru/doc.html?id=1046332&cid=7_
Адронный коллайдер в ЦЕРНе собрал удивительный коллектив. Во многом это русские и китайские физики. Впрочем, там — сборная мира. Чем она там занимается, понимают до конца лишь единицы, да и те толком не могут объяснить простым людям, что такое бозон Хиггса и темная материя, тем более то, что выйдет у них из всего этого.
При следующем, более мощном столкновении заряженных частиц температура при расщеплении протонов превысит 4 триллиона градусов по Цельсию. Физики надеются, что вакуум во Вселенной будет заполнен, ведь 90 процентов нашей галактики — невидимое вещество, черная материя, которую до сих пор так никто и не смог зафиксировать. А это куда сложнее бозона.
"Возможен переход из состояния, в котором мы находимся сейчас, в другое состояние, которое приведет к вселенскому катаклизму, сравнимому с Большим взрывом", — предполагает Андрей Кунин, профессор Массачусетского технологического института.
Конкурент коллайдера — магнитный альфа-спектрометр — уже отправлен на МКС.
Данные из космоса докажут существование черной субстанции без подземных столкновений и высокотемпературных взрывов.
600 специальных компьютеров, которые автономно работают в условиях повышенной космической радиации, — это разработка российских ученых. Гигантский магнит в буквальном смысле притягивает пучки излучений и отправляет информацию в ЦЕРН.
"Темная материя сюда сама не летит, так как с ней что-то происходит, от чего возникают другие частицы, которые мы регистрируем, например, позитроны", — говорит Алексей Лебедев, профессор Массачусетского технологического института.
Если черную материю, которая теоретически связывает собой Вселенную, не обнаружат, физические законы придется пересмотреть. Если существование субстанции подтвердят, это либо неиссякаемый источник энергии и путешествия по Вселенной, либо все-таки конец света.
Эхо Большого Взрыва уменьшило долю темной энергии _http://news.mail.ru/society/12444793/_
Астрофизики получили самую точную и полную панораму неба в микроволновом излучении. Небо на ней светится — тем излучением, которое возникло при Большом Взрыве.
Реликтовое излучение — это вспышка, сопровождавшая Большой Взрыв. Из-за расширения Вселенной свет сначала стал инфракрасным, а потом и СВЧ-излучением.
Темная материя — это некие пока что никем не зарегистрированные элементарные частицы, которые обнаруживают себя лишь за счет гравитационного действия на обычную материю. По самым осторожным оценкам темной материи в разы больше обычной; ее не стоит путать ни с обычным, но скрытым веществом вроде холодной пыли, ни с известными и при этом трудноуловимыми частицами вроде нейтрино. И уж тем более не стоит смешивать темную материю с темной энергией.
Темной энергией астрофизики называют нечто, что отвечает за ускоренное расширение Вселенной.Вселенная расширяется и по пока что неизвестным причинам скорость расширения не падает (хотя должна бы, ведь отдельные ее части стягиваются вместе гравитацией!), а растет. В масштабах Вселенной действует какая-то сила, которая превосходит гравитацию и об ее природе известно еще меньше, чем о темной материи. Одни физики считают, что даже совершенно пустое пространство без всяких полей и частиц обладает небольшим отрицательным давлением, а другие ученые говорят об особом поле, которое называют квинтэссенцией.
Чем бы не была темная энергия, она влияет на характеристики реликтового излучения и новые данные позволяют немного уменьшить вклад этой загадочной сущности.
«Пузыри Ферми» и темная материя _http://lenta.ru/articles/2013/03/25/astro/_
Распределение темной материи
Американские физики заявили о том, что рентгеновское свечение так называемых «Пузырей Ферми», вопреки наиболее распространенной среди ученых версии, может объясняться не только рассеянием света Галактики на входящих в их состав быстрых частицах. Оказалось, что свет от «нижней» части этих пузырей имеет другие спектральные характеристики и соответствует скорее процессу аннигиляции неких тяжелых частиц, которые, возможно, и составляют загадочную темную материю.
Российские астрономы оценили массовую долю темной материи в центральной части Солнечной системы _http://www.gazeta.ru/science/news/2013/03/25/n_2817037.shtml_
Российские астрономы, опираясь на новейшие данные о движении планет и космических аппаратов, подсчитали, сколько темной материи может содержаться в центральных областях Солнечной системы — в нашей планетной системе ее может быть не больше 338 квадриллионов тонн или не больше 5 тысячных долей массы Луны. Результаты вычислений, опубликованные в журнале Astronomy Letters, показали, что масса темной материи в сфере до орбиты Сатурна не превышает 1,7*10^-10 масс Солнца или 338 квадриллионов (тысяч триллионов) тонн. Это количество составляет лишь 0,0046 массы Луны. Прежние оценки верхней границы массы темной материи в Солнечной системе, сделанные в середине 1990-х годов давали значения от тысячи до 10 тысяч раз больше.
Сообщение отредактировал Cost - Вторник, 26.03.2013, 10:21
магнитный альфа-спектрометр — уже отправлен на МКС
В среду, 3 апреля, международная команда ученых объявила о первых результатах работы самого мощного детектора частиц космического излучения, когда-либо развернутого в космосе для охоты за темной материей.
Магнитный альфа-спектрометр (AMS) стоимостью $1,6 млрд размещен на поверхности Международной космической станции. Детектор улавливает космическое излучение или потоки частиц высокой энергии, прежде чем они входят в атмосферу Земли.
На основании данных за последние полтора года ученые отмечают, что наблюдаемое в потоке космического излучения избыточное количество частиц антивещества, или позитронов, может быть результатом столкновения и взаимного уничтожения частиц темной материи. Об этом говорится в заявлении Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН).
Это явление было теоретически обосновано около двух десятилетий назад и получило название суперсимметрии.
Считается, что наша Вселенная состоит из темной материи более чем на четверть, но до сих пор обнаружить ее напрямую не удалось. Она продолжает оставаться одной из величайших тайн современной физики.
Как указывает в своем заявлении ЦЕРН, результаты эксперимента могут служить подтверждением теории, однако они еще не достаточно убедительны, чтобы исключить другие объяснения. Ведь источником позитронов могут быть и пульсары.
Теория суперсимметрии также предполагает снижение позитронного излучения при энергиях выше 250 миллиардов электрон-вольт, но этот эффект не был обнаружен, отметили в ЦЕРНе. Впрочем, для анализа всего объема полученных данных потребуется время.
Американские физики на 99,8% уверены, что поймали под землей частицы темной материи _http://www.oilru.com/news/365158/_
Члены американского исследовательского проекта Cryogenic Dark Matter Search ("Криогенный поиск темной материи"), похоже, вплотную приблизились к практическому подтверждению существования темной материи - загадочного вещества, на которое приходится значительная часть массы нашей Вселенной. В своей подземной лаборатории в штате Минессота физики зафиксировали выбросы энергии, сопровождающие, как предполагается, процесс столкновения частиц темной материи с атомами материи обычной.
Добавлено (02.05.2013, 15:59) --------------------------------------------- Каждый год наблюдатели получают все новые данные о существовании темной материи. _http://www.gazeta.ru/science/2013/04/30_a_5286901.shtml#1157_
По словам Российского учёного-астрофизика и популяризатора науки, доктора физико-математических наук Сергея Попова, окончательным подтверждением ее существования будет регистрация ее частиц или их взаимодействия с детектором в лаборатории, либо достоверная регистрация актов аннигиляции частиц темной материи. В последние годы участники сразу нескольких экспериментов говорят, что видят некий сигнал, однако эти данные противоречат друг другу. «Все ждут, когда эта тема выскочит, тема очень горячая, плюс добавились данные с эксперимента PAMELA и с прибора AMS. Однако это непохоже на ситуацию с бозоном Хиггса, может оказаться, что эти частицы не найдут, и все аргументы в пользу их существования останутся чисто астрофизическими», – считает Попов. — Если раньше я считал, что ее вот-вот найдут в лаборатории, и даже проспорил бутылку вина, то сейчас модели, предсказывающие, что не удастся в лаборатории это увидеть, мне начинают казаться более чем достойными внимания. Буквально недавно люди впервые обнаружили волокно темного вещества, такие аргументы накапливаются, и это очень красивый результат»,— говорит он.
Помимо электронного, мюонного и тау-нейтрино ученые подозревают существование четвертого, «стерильного» аромата нейтрино. Этих частиц нет в Стандартной модели, и они не участвуют в слабых взаимодействиях. По мнению ученых, стерильные нейтрино могут отвечать за часть или за всю темную материю, а также служить объяснением количественного превосходства материи над антиматерией.
Учёные нашли первые доказательства существования мультивселенной _http://news.samaratoday.ru/news/221269/_
В марте 2013 года физики и космологи составили самую точную карту космического излучения, заполняющего почти всё пространство в нашей Вселенной. Тогда учёные уже предполагали, что такая подробная карта сможет раскрыть многие тайны, касающиеся тёмной материи и тёмной энергии, происхождения и дальнейшей судьбы Вселенной. Ранее считалось, что космическое микроволновое излучение должно равномерно заполнять пространство. Но на новой карте хорошо видно, что концентрация значительно повышена в южной половине. Кроме того, можно увидеть некое "холодное пятно", существование которого с помощью известных законов физики объяснить невозможно. "Эти аномалии вызваны толчками со стороны соседствующих вселенных, которые давили на нашу ещё в момент Большого взрыва. Я считаю, что это первое доказательство существования мультивселенной", — говорит Лора Мерсини-Хьютон, физик-теоретик из университета Северной Каролины.
Вселенные возникают и пропадают словно пузыри пара в кипящей жидкости. А возникнув, сталкиваются. И отскакивают друг от друга, оставляя следы.
Несколько лет назад группа специалистов НАСА под руководством астрофизика Александра Кашлинского обнаружили странное поведение примерно у 800 отдаленных галактических скоплений. Оказалось, что все они летят в одном направлении - в определенную часть космоса - со скоростью в 1000 километров в секунду. Это вселенское перемещение было названо "Темным потоком".
Недавно выяснилось, что "Темный поток" охватывает аж 1400 галактических скоплений. И несет их в район, расположенный где-то у границ нашей Вселенной. С чего бы это? Либо там - за пределами, недоступными наблюдениям, - расположена некая невероятно огромная масса, которая и притягивает материю. Что маловероятно. Либо галактики засасывает в другую Вселенную.
Можно ли попасть из нашей Вселенной в какую-нибудь другую? Или соседи отделены некой непреодолимой преградой?
- Преграда преодолима, - считают профессор Тибо Дамур (Thibault Damour) из французского Института передовых научных исследований (Institut des Hautes E'tudes Scientifiques - IHE'S) и его коллега доктор физико-математических наук Сергей Солодухин из московского Физического института РАН имени Лебедева (ФИАН), который сейчас трудится в германском Бременском международном университете (International University Bremen). По мнению ученых, существуют ходы, ведущие в иные миры. Со стороны они - эти ходы - выглядят в точности как "черные дыры". Но на самом деле им не являются.
Единственная существенная разница: сквозь "нору" можно пробраться. И остаться целым. А "черная дыра" разорвет своим чудовищным гравитационным полем приближающийся к ней корабль на атомы.
И самое удивительное: по мнению ученых "кротовые норы" можно создать искусственно - на Большом адронном коллайдере (БАК), сталкивая частицы на энергии, многократно превосходящей ныне достигнутый уровень. То есть, будут образовываться не "черные дыры", которыми пугали еще до начала экспериментов по моделированию Большого взрыва, а открываться "кротовые норы". Насколько страшно конкретно такое развитие событий, физики пока не объяснили. Но сама перспектива - создать вход в другую Вселенную - выглядит заманчиво.
Астрофизик обвинил темную материю в анизотропии космических лучей _http://lenta.ru/news/2013/07/25/omgitsfulloftevs/_
Физик Патрик Хардинг из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе предложил объяснение анизотропии космического излучения в тераэлектронвольтовом диапазоне. По его мнению, правдоподобным с точки зрения физики объяснением этой анизотропии можно считать аннигиляцию темной материи.
— предполагает Андрей Кунин, профессор Массачусетского технологического института. 
