«Толстяк» в два квадриллиона масс Солнца нанес удар по теории темной материи
До недавних пор темную материю представляли как особые невидимые «холодные» частицы — вимпы. Однако недавно открытое астрономами гигантское событие выглядит несовместимым с ней. А вот гипотезы, предлагающие принципиально иные решения, получили дополнительный импульс.
В последние десятилетия стандартной космологической моделью была Лямбда-CDM (ΛCDM), где CDM означает холодную темную материю. В рамках нее эффекты, которые оказывает темная материя на галактики и все остальное, объясняются тем, что она состоит из неких невидимых и пока необнаруживаемых частиц, взаимодействующих с обычной материей только через гравитацию.
У этой модели достаточно давно — несколько лет как — есть серьезные проблемы: она плохо стыкуется с последними наблюдениями за Вселенной. Одной из таких проблем стало столкновение в скоплении галактик Пуля, свет от которого шел до Земли 3,7 миллиарда лет.
Дело в том, что темная материя, состоящая из неизвестных частиц, все-таки не может состоять из частиц, которые совсем не взаимодействуют между собой. А при наличии такого взаимодействия столкновение галактик — каждая из которых погружена в массивное гало из темной материи — должно эффективно замедляться трением. Вероятность того, что скопления галактик могут сталкиваться с параметрами Пули, относительно невелика. Поэтому еще в 2015 году ряд исследователей отметили, что открытие других скоплений со сходной высокой скоростью столкновения создаст серьезный вызов для теории холодной темной материи, состоящей из вимпов.
Так в фокус внимания астрофизиков попала ситуация вокруг Эль-Гордо («Толстяк») — крупного скопления галактик, свет от которого шел до Земли семь миллиардов лет. Международная группа ученых опубликовала в The Astrophysical Journal работу с подробным разбором ситуации с «Толстяком».
Авторы напомнили, что более ранние попытки оценить совместимость «Толстяка» с моделью Лямбда-CDM опирались на недостаточно точные данные то по массе скопления, состоящего из двух сливающихся субскоплений, то по скорости, с которой сливаются эти субскопления. Это исследование базируется на обновленных данных: в частности, массу «Толстяка» за счет слабого искажения им света более далеких галактик уточнили до 2,1 квадриллиона масс Солнца.
Чтобы понять, может ли скопление такой массы и наблюдаемой скорости слияния быть совместимым с ΛCDM, физики построили ряд моделей, опирающихся на Лямбда-СDM и пытающихся сгенерировать скопление галактик с параметрами Эль-Гордо. Оказалось, это чрезвычайно сложно.
Скорость столкновения частей Эль-Гордо между собой — более 2500 километров в секунду. В то же время уже при скорости соударения в 2300 километров в секунду статистическая значимость расхождения между параметрами «Толстяка» и моделью ΛCDM превышает пять сигм.
Иными словами, уже для 2300 километров в секунду вероятность существования Эль-Гордо во Вселенной, где работает ΛCDM, — не выше 0,0001%. Это очень низкая величина: в физике считается, что уровень в пять сигм означает доказанность того или иного тезиса статистически. Для скоростей наблюдаемого уровня (повторимся, они выше 2500 километров в секунду) статзначимость вывода работы еще выше. То есть реальный Эль-Гордо несовместим с ΛCDM на уровне даже выше пяти сигм.
Проблемой тут можно назвать не только высокую скорость столкновения. Сам факт наличия во Вселенной семь миллиардов лет назад настолько массивного скопления галактик тоже крайне слабо совместим с современными представлениями о природе темной материи. Согласно им, сперва возникают галактики, затем — их скопления, а только потом, через много миллиардов лет, — их особо массивные скопления вроде «Толстяка». Он просто не должен был успеть сформироваться столь рано.
Ранее Naked Science описывал ряд других проблем теории вимпов, которыми долго объясняли темную материю. Там же мы затрагивали наиболее вероятное альтернативное объяснение ситуации с темной материей — гипотезу Николая Горькавого, согласно которой она состоит из компактных шаровых скоплений черных дыр средних масс, следы которых массово обнаруживает обсерватория LIGO. В 2023 году упомянутый физик выпустил книгу «Осциллирующая Вселенная», подробно разбирающую то, как новое понимание природы темной материи влияет на наши космологические представления о Вселенной.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии