Netoli Paukščių Tako buvo pastebėta labai tamsi palydovinė galaktika. Mergelės iššaukėjas

Tamsioji medžiaga yra ne tik paslaptis, bet ir raktas į kai kurių problemų sprendimą. Nepaisant to, kad astronomams prireikė gana daug laiko, kad suprastų svarbų tamsiosios materijos vaidmenį Visatoje, aš asmeniškai tai supratau labai greitai. 1978 m. Kalifornijos universitete Berklyje, vykdydamas savo pirmąjį magistrantūros projektą, aš nustatiau žvaigždes formuojančių milžiniškų molekulinių debesų orbitinius greičius išoriniame mūsų galaktikos diske. Sukūręs tiksliausią šių greičių matavimo metodą, astronomijos katedros bendroje patalpoje pradėjau braižyti rezultatus (ranka ant milimetrinio popieriaus!). Tuo metu patalpoje buvo dar du galaktikos specialistai – Frankas Shu ir Ivanas Kingas. Jie stebėjo, kaip brėžiau išorinių debesų greitį, o gautas modelis mums parodė, kad galaktikoje yra labai daug tamsiosios medžiagos, ypač išoriniuose regionuose. Sėdėjome ir mąstėme apie tamsiosios materijos prigimtį, bet visos mintys, kurios mums kilo į galvą, pasirodė klaidingos.

GALAKTINIS GONGŲ ŠOU
Galaktikos diskas yra iškreiptas, o astronomai mano, kad tai ne nuolatinis deformavimas, o lėtai judanti banga, kaip gongo ar būgno odos vibracija. Autorius mano, kad disko svyravimo priežastis yra tamsiosios Galaktikos aureolės formos iškraipymas, kurį sukelia dviejų mažų palydovų įtaka.

Šis tyrimas, be daugelio kitų aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose atliktų darbų, įtikino astronomus, kad tamsioji materija – paslaptinga medžiaga, kuri nespinduliuoja ir nesugeria šviesos, o pasireiškia tik gravitaciniu poveikiu – ne tik egzistuoja, bet ir yra pagrindinis Visatos komponentas. . WMAP palydovo matavimai patvirtino, kad tamsiosios materijos masė penkis kartus didesnė už įprastos materijos – protonų, neutronų, elektronų ir kt. Tačiau kas yra ši nematoma medžiaga, vis dar neaišku. Mūsų neišmanymo mastą liudija toks faktas: kukliausios hipotezės rodo, kad tamsioji materija susideda iš egzotiškų dalelių, neaptiktų greitintuvuose, bet numatytų iki šiol neįrodytomis materijos sandaros teorijomis; o radikaliausias požiūris yra tas, kad Niutono gravitacijos dėsnis ir Einšteino bendroji reliatyvumo teorija yra klaidingi arba juos reikia peržiūrėti. Tačiau, nepaisant jos prigimties, tamsioji medžiaga jau suteikia mums raktą suprasti kai kurias paslaptingas galaktikos savybes. Pavyzdžiui, astronomai jau daugiau nei 50 metų žinojo, kad išorinės galaktikos disko dalys yra iškreiptos, panašiai kaip vinilo plokštelė, palikta ant radiatoriaus.

PAGRINDINIAI TAŠKAI

• Tamsioji medžiaga yra viena didžiausių mūsų laikų mokslinių paslapčių, tačiau astronomai susitaikė su jos egzistavimu, nes ji padeda atsakyti į daugelį kitų kosminių paslapčių.
• Kad ir kokia būtų ši nežinoma medžiaga, atrodo, kad tai paaiškina, kodėl mūsų galaktikos disko išorinis kraštas yra taip stipriai išlenktas. Nykštukinės palydovinės galaktikos, skriejančios aplink Galaktiką, iškreipia jo diską, tačiau jų gravitacinė įtaka būtų silpna, jei jo nepastiprintų tamsioji medžiaga.
• Kitas klausimas, į kurį atsako tamsioji medžiaga, yra tai, kodėl Galaxy turi mažiau palydovų, nei prognozuoja modeliai. Palydovų gali būti daug daugiau, tačiau jie beveik vien sudaryti iš tamsiosios medžiagos, kurią sunku aptikti.

Tačiau nebuvo įmanoma paaiškinti kreivumo priežasties, kol nebuvo atsižvelgta į tamsiosios medžiagos įtaką. Panašiai kompiuteriniai Galaktikos formavimosi modeliavimai, pagrįsti spėjamomis tamsiosios materijos savybėmis, rodo, kad Galaktiką turėtų supti šimtai ar net tūkstančiai mažų palydovinių galaktikų, tačiau iki šiol jų atrasta tik dvi dešimtys. Šis neatitikimas paskatino mokslininkus abejoti, ar tamsioji medžiaga tikrai turi jai priskiriamų savybių. Tačiau pastaruoju metu astronomai atrado dar kelis nykštukinius palydovus, kurie situaciją šiek tiek pagerino. Šie palydovai ne tik padeda atkurti Galaktikos formavimosi istoriją, bet ir suteikia išsamesnį kosminės materijos vaizdą.

Kreivumo priežastis

Pirmas žingsnis siekiant suprasti tamsiosios materijos vaidmenį galaktikoje yra bendras jos struktūros žvilgsnis. Paprastoji materija – žvaigždės ir dujos – susidaro į keturias pagrindines struktūras: ploną diską (įskaitant spiralines šakeles ir mūsų Saulę), tankią šerdį (su supermasyvia juodąja skyle), pailgą iškilimą (vadinamą „juosta“) ir sferoidinis senų žvaigždžių ir spiečių, gaubiančių visą Galaktiką, aureolę. Tačiau tamsioji medžiaga pasiskirsto gana skirtingai. Mes jo nematome, bet spėjame apie jo buvimą pagal žvaigždžių ir dujų judėjimo greitį. Jos gravitacinė įtaka matomai medžiagai rodo, kad ši medžiaga pasiskirsto beveik sferiškai ir tęsiasi toli už žvaigždžių aureolės ribų. Jo tankis didžiausias centre ir mažėja kaip atstumo nuo jo kvadratas. Būtent toks pasiskirstymas turėjo atsirasti dėl proceso, kurį astronomai vadina hierarchine sinteze: manoma, kad ankstyvojoje Visatos eroje mažos galaktikos susijungė ir susidarė didesnės, įskaitant mūsų Galaktiką.

Daugelį metų astronomai negalėjo peržengti tamsiosios materijos sampratos kaip didžiulis bestruktūris nežinomos medžiagos rutulys. Per pastaruosius kelerius metus mums pavyko suprasti daugybę smulkmenų: tamsioji medžiaga dabar atrodo įdomesnė, nei atrodė iki šiol. Daugelis faktų teigia, kad ši medžiaga pasiskirsto ne tolygiai, o surenkama didžiuliuose debesyse.

Toks nehomogeniškumas galėtų paaiškinti astronomų pastebėtą galaktikos disko kraštų kreivumą. Daugiau nei 50 tūkstančių šviesmečių atstumu nuo centro diską sudaro beveik vien atominis vandenilis ir nedidelis skaičius žvaigždžių. Radijo astronomų stebėjimai rodo, kad dujos nėra susitelkusios Galaktikos plokštumoje: kuo toliau nuo centro, tuo labiau jos linksta. Maždaug 75 tūkstančių šviesmečių atstumu diskas yra išlenktas maždaug 7,5 tūkstančio šviesmečių, palyginti su plokštuma.

KAS KREIVĖ GALAKTIKĄ?

Grįžkime prie senosios hipotezės
1950-ųjų hipotezė šią deformaciją priskyrė dviejų palydovinių galaktikų – Didžiojo ir Mažojo Magelano debesų – gravitacinei įtakai. Jis buvo atmestas, nes šios galaktikos yra per lengvos, kad galėtų daryti pastebimą poveikį mūsų galaktikai. Astronomai dabar sužinojo, kad matomą Galaktikos dalį supa didžiulė tamsiosios medžiagos aureolė. Jie neseniai parodė, kad tamsioji medžiaga gali sustiprinti debesų gravitacinę įtaką, o tai paaiškina disko kreivumą.

Akivaizdu, kad besisukdamas aplink Galaktikos centrą dujų diskas taip pat svyruoja aukštyn ir žemyn plokštumos atžvilgiu. Šie svyravimai apima šimtus milijonų metų, ir mes juos stebime tam tikru ciklo tašku. Iš esmės dujų diskas veikia kaip milžiniškas, lėtai vibruojantis gongas. Kaip ir gongas, jis gali vibruoti keliais dažniais, kurių kiekvienas atitinka tam tikrą paviršiaus formą. 2005 m. su kolegomis įrodėme, kad pastebėtas kreivumas yra trijų tokių dažnių suma (žemiausias yra 64 oktavomis žemiau pirmosios oktavos „C“). Bendras efektas asimetriškas: vienoje Galaxy pusėje dujos išsidėsčiusios virš plokštumos, o kitoje – po ja.

Radijo astronomai, pirmą kartą pastebėję šį kreivumą šeštajame dešimtmetyje, manė, kad tai gali būti Magelano debesų, masyviausių mūsų galaktikos palydovų, gravitacinės įtakos. Kadangi jie nejuda Galaktikos plokštumoje, jų gravitacija linkusi iškraipyti mūsų diską. Tačiau išsamūs skaičiavimai parodė, kad palyginti lengvų Magelano debesų trauka yra per silpna, kad paaiškintų galaktikos disko kreivumą. Dešimtmečius jos priežastis išliko neišsprendžiama problema.

Tamsus plaktukas

Suvokimas, kad galaktikoje yra tamsioji materija, kartu su tikslesniais Magelano debesų masės matavimais (kurie pasirodė esantys didesni, nei manyta), atvėrė naujas galimybes. Jei dujų diskas elgiasi kaip milžiniškas gongas, Magelano debesų judėjimas per tamsiosios medžiagos aureolę turėtų veikti, nors ir netiesiogiai, kaip plaktuko smūgiai ant gongo, kuris skleidžia garsus rezonansiniais dažniais. Debesys pabunda tamsiojoje medžiagoje, lygiai taip pat, kaip valtis palieka savo vėžes plūduriuodamas ant vandens. Taip už debesų atsiranda tamsiosios medžiagos pasiskirstymo nevienalytiškumas. Tai savo ruožtu veikia kaip plaktukas, todėl mažos masės išorinės disko dalys vibruoja. Dėl to, nors Magelano debesys yra maži, tamsioji medžiaga labai sustiprina jų įtaką. Šią idėją 1998 metais pasiūlė Martinas D. Weinbergas iš Masačusetso universiteto Amherste. Tada jis ir aš pritaikėme šią teoriją galaktikos stebėjimams ir nustatėme, kad dujiniame diske galime atkurti trijų tipų virpesius. Jei teorija teisinga, Galaktikos disko kreivumas turėtų elgtis aktyviai: jo forma keičiasi dėl Magelano debesų judėjimo orbitoje. Galaktikos forma nėra pastovi, ji nuolat kinta. (Šio proceso vaizdo įrašą rasite svetainėje (anglų kalba) arba žemiau. – Red.)

Šiame vaizdo įraše parodyta mūsų galaktikos ir dviejų mažų palydovinių galaktikų – Didžiojo ir Mažojo Magelano debesų – spiralės forma (kairėje). Palydovai sukasi aplink pagrindinę galaktiką, taip paleidžiant joje lėtai sklindančią bangą. Žmogaus laiko skalėje šios bangos atrodo kaip statinės deformacijos galaktikos kaimynystėje. Keista tai, kad palydovai yra per maži, kad sukeltų tokį efektą. Astronomai neseniai parodė, kad jų svoris yra žymiai didesnis dėl tamsiosios medžiagos (neparodyta vaizdo įraše)

Magelano debesys nėra vieninteliai Paukščių Tako palydovai. Astronomai suskaičiavo apie dvi dešimtis. Šiame vaizdo įraše parodyta jų trimatė padėtis galaktikos plokštumos atžvilgiu, kurioje yra paslėpta Saulė ir dauguma kitų žvaigždžių. Naudojant „Sloan Digital Sky Survey“ buvo parodyta, kad rožine spalva pažymėtoje srityje yra dar dešimtys palydovų. Jie yra labai neryškūs ir daugiausia susideda iš tamsiosios medžiagos.

Kreivumas nėra vienintelė galaktikos formos asimetrija. Išorinio dujų disko storis taip pat labai netolygus, o tai taip pat buvo atrasta naudojant radijo teleskopus. Jei nubrėžsite liniją nuo Saulės iki Galaktikos centro ir tęsite ją toliau iki krašto, pamatysite, kad dujų sluoksnio storis vienoje šios linijos pusėje yra vidutiniškai du kartus storesnis nei kitoje. Ši stipri asimetrija yra dinamiškai nestabili: paliekama savieigai, ji turi išsilyginti. Todėl jam palaikyti reikalingas tam tikras mechanizmas. Astronomai apie šią problemą žinojo 30 metų, bet „šlavė ją po kilimėliu“. Tačiau nauji išsamūs atominio vandenilio tyrimai Galaktikoje ir pažanga suprantant necirkuliacinius dujų judesius nebegali ignoruoti šios asimetrijos. Išryškėjo du galimi paaiškinimai, kurių abiejuose atsižvelgiama į tamsiąją medžiagą. Galaktika yra sferinė, bet ne koncentriška su tamsiosios medžiagos aureole, arba, anot Kanak Saha iš Maxo Plancko nežemiškos fizikos instituto Garchinge ir jo kolegų, pati tamsiosios medžiagos aureolė yra asimetriška. Abi šios idėjos verčia suabejoti astronomų pasitikėjimu, kad galaktika ir jos tamsi aureolė susiformavo vienu metu kondensuojantis vienam didžiuliam debesiui. Jei taip būtų, įprastinė ir tamsioji medžiaga turėtų būti sutelktos toje pačioje vietoje. Tačiau asimetrija aiškiai rodo, kad galaktika susidarė susijungus mažesnėms žvaigždžių sistemoms arba išaugo dėl nuolatinio tarpgalaktinių dujų kaupimosi – abu šie procesai neturėtų būti simetriški. Galaktikos centras gali būti nukrypęs nuo tamsiosios medžiagos centro, nes dujos, žvaigždės ir tamsioji medžiaga elgiasi skirtingai.

Norėdami išbandyti šią idėją, turime ištirti ilgus, plonus žvaigždžių srautus, besidriekiančius išoriniuose Galaktikos regionuose. Tai pailgos buvusių palydovinių galaktikų liekanos. Orbitas aplink mūsų žvaigždžių sistemą daugiausia užima sferoidinės nykštukės, taip pavadintos dėl apvalios formos ir mažos juose esančių žvaigždžių masės – maždaug 10 tūkstančių kartų mažesnės už Galaktikos žvaigždžių masę. Laikui bėgant šios nykštukai iškrenta iš orbitos, ir Galaktikos potvynių jėgos pradeda jas veikti. Tai tos pačios jėgos, kurias Žemėje sukuria Mėnulis, du kartus per dieną sukeldamas jūros vandens atoslūgį ir tėkmę. Nykštukinė galaktika pradeda išsitiesti ir gali tapti siaura juostele (žr.: B. Gibsonas. R. Ibata. Mirusių galaktikų vaiduokliai).

Kadangi šie žvaigždžių srautai juda aplink Galaktiką dideliais atstumais nuo centro, kur tamsiosios materijos gravitacinė įtaka stipri, srautų forma priklauso nuo aureolės formos. Jei aureolė nėra tobulai sferinė, o šiek tiek išlyginta, tada ji pasuka žvaigždžių orbitas sraute ir sukelia pastebimą nukrypimą nuo judėjimo dideliu ratu. Tačiau srautai atrodo labai ploni, o jų orbitos aplink Galaktiką yra arti didelių apskritimų. Rodrigo Ibata ir jo kolegų atliktas kompiuterinis modeliavimas parodė, kad tamsiosios medžiagos pasiskirstymas yra artimas sferiniam, nors gali būti šališkas, kaip mano Saha ir jo kolegos.

Paslėptos galaktikos

Nors nykštukinių galaktikų sunaikinimas kelia tam tikrų klausimų, apie jų susidarymą žinoma dar mažiau. Remiantis šiuolaikinėmis pažiūromis, galaktikų gimimas prasideda nuo tamsiosios medžiagos spiečių formavimosi, kurios vėliau pritraukia dujas ir žvaigždes, suformuodamos jų matomas dalis. Taip gimė ne tik didelės galaktikos, tokios kaip mūsų, bet ir daugybė nykštukų. Šie modeliai gana tiksliai numato nykštukinių galaktikų savybes, tačiau jų skaičius, remiantis modeliais, turėtų būti daug didesnis nei iš tikrųjų pastebėta. Kur klaida – modeliuose ar stebėjimuose?

PASLĖPTI GALAKTINĖS ŠEIMOS NARIAI

Į šį klausimą iš dalies atsakyta Sloan Digital Sky Survey (SDSS), apimančio apie ketvirtadalį viso dangaus, analizė. Šios apklausos metu buvo aptikta beveik tuzinas naujų, labai blankių palydovinių galaktikų, kas gana stebina: juk dangaus stebėjimai vykdomi jau seniai ir sunku suprasti, kaip buvo galima nepastebėti. tokie artimi kaimynai. Šios galaktikos vadinamos „blyškiomis nykštukėmis“; kartais juose yra tik keli šimtai žvaigždžių. Jie yra tokie silpni ir reti, kad jų nematyti įprastame dangaus vaizde. Norint juos pastebėti, reikia specialios apdorojimo technikos. Jei Sloano tyrimas apimtų visą dangų, jis atskleistų dar apie 35 blyškius nykštukus. Bet net ir tada visi „paslėpti“ nykštukai nebūtų rasti. Todėl astronomai galvoja apie naujus paieškos būdus. Galbūt daugelis šių galaktikų yra per toli ir nepasiekiamos šiuolaikiniams teleskopams. Sloano tyrimas gali aptikti blyškias nykštukus maždaug 150 tūkstančių šviesmečių atstumu. Erikas Tollerudas ir kolegos iš Kalifornijos universiteto Irvine apskaičiavo, kad yra apie 500 neaptiktų galaktikų, kurios yra maždaug 1 milijono šviesmečių atstumu nuo mūsų Galaktikos centro. Astronomai galės juos aptikti naudodamiesi naujuoju Large Synoptic Survey Telescope, kuris pradės veikti kitų metų kovą. Objektyvo plotas yra aštuonis kartus didesnis nei Sloano teleskopo.

Remiantis kita hipoteze, palydovai, skriejantys aplink Galaktiką, yra net blyškesni nei blyškieji nykštukai: galbūt taip yra todėl, kad juose išvis nėra žvaigždžių. Tai beveik gryna tamsioji medžiaga. Ar mes kada nors galėsime pastebėti šias tamsias nykštukus, priklauso nuo to, ar juose yra dujų ir tamsiosios medžiagos. Šios dujos gali būti labai silpnos, todėl atvėsta taip lėtai, kad nesudaro žvaigždžių. Tačiau radijo teleskopai, tyrinėjantys didelius dangaus plotus, gali jį aptikti.

Bet jei šiose galaktikose visiškai nėra dujų, jos gali pasireikšti tik netiesiogiai, per gravitacinį poveikį įprastai medžiagai. Jei viena iš šių tamsių galaktikų veržiasi per mūsų ar bet kurios kitos galaktikos diską, ji paliks „blyksnį“ – tarsi akmenuką, įmestą į ramų ežerą – ir tai pasireikš kaip pastebimas erdvinio pasiskirstymo ar greičių sutrikimas. žvaigždžių ir dujų. Deja, toks „sprogimas“ yra labai silpnas, o astronomai turi patikrinti jo autentiškumą, o tai nėra lengva. Visų spiralinių galaktikų atominiuose vandenilio diskuose pastebimi trikdžiai, panašūs į šėlstančios jūros bangas.

Jei tamsi galaktika yra pakankamai masyvi, tada Sukanya Chakrabarti iš Floridos Atlanto universiteto ir kolegų, įskaitant mane, sukurtas metodas gali aptikti jos judėjimą. Neseniai parodėme, kad stipriausi trikdžiai galaktikų pakraščiuose yra potvynių bangos, kurias palieka pro šalį einančios galaktikos, ir juos galima atskirti nuo kitų iškraipymų. Analizuodami trikdžius galime nustatyti trikdančios galaktikos masę ir dabartinę padėtį. Šiuo metodu galima nustatyti galaktikas, kurių masė tūkstantį kartų mažesnė už pagrindinę masę. Pritaikę šį metodą savo žvaigždžių sistemai, priėjome išvados, kad galaktikos plokštumoje 300 tūkstančių šviesmečių atstumu nuo Galaktikos centro slepiasi neaptiktas ir galbūt visiškai tamsus palydovas. Pabandysime surasti šią nykštuką artimajame infraraudonajame spindulie, naudodami Spitzerio kosminio teleskopo duomenis.

Per mažai šviesos

Net atradus blyškias ir tamsias galaktikas, astronomams dažnai būna sunku nustatyti jose esančios medžiagos kiekį. Šis kiekis paprastai apskaičiuojamas naudojant masės ir šviesumo santykį: medžiagos masę galaktikoje padalijus iš bendro jos skleidžiamos šviesos kiekio. Paprastai šis santykis nurodomas saulės energijos vienetais. Saulės masės ir šviesumo santykis pagal apibrėžimą yra 1. Mūsų galaktikoje vidutinė žvaigždė yra mažesnė ir silpnesnė nei Saulė, todėl bendras visos šviesios medžiagos masės ir šviesumo santykis galaktikoje yra artimas 3. Bet jei. Atsižvelgsime į tamsiąją medžiagą, tada bendras Galaktikos masės ir šviesumo santykis padidės iki 30.

Joshas Simonas iš Vašingtono Carnegie instituto ir Maria Geha iš Jeilio universiteto išmatavo žvaigždžių greitį aštuoniose blyškiose nykštukėse, kad nustatytų šių galaktikų masę ir šviesumą. Jų masės ir šviesumo santykis kartais viršija 1000, o tai yra daug didesnis nei bet kurios Visatos struktūros. Apskritai, tamsiosios medžiagos Visatoje yra penkis kartus daugiau nei įprastos. Kodėl masės ir šviesumo santykis mūsų galaktikoje yra daug didesnis, o blyškiose galaktikose dar didesnis?

Atsakymą galima nustatyti pagal šio santykio skaitiklį arba vardiklį: galaktikos, kurių masės ir šviesumo santykis viršija Visatos vidurkį, arba turi daugiau masės, nei tikėtasi, arba skleidžia mažiau šviesos. Astronomai mano, kad tai vardiklio reikalas: didžiuliai įprastos medžiagos kiekiai neišspinduliuoja pakankamai stipriai, kad būtų pastebėti. Priežastis ta, kad ši materija arba nesugebėjo susikaupti galaktikose ir virsti žvaigždėmis, arba apsigyveno galaktikomis, bet vėliau buvo išmesta atgal į tarpgalaktinę erdvę, kur lieka jonizuota forma, neprieinama stebėti šiuolaikiniais teleskopais (žr.: Gich Dek Prarastos galaktikos // VMN, Nr. 9, 2011). Mažos masės galaktikos, kurios turi silpną gravitaciją, praranda daugiau dujų, todėl jų šviesumas pastebimai sumažėja. Įdomu tai, kad bandydami išspręsti problemas, susijusias su vieno tipo nematoma medžiaga (tamsioji medžiaga), mes ateiname į idėją apie kitų tipų (įprastos, bet neaptiktos medžiagos) egzistavimą.

Daugelį metų snaudžianti tamsiosios materijos paslaptis dabar tapo rezonansine tiek fizikos, tiek astronomijos tyrimų sritimi. Fizikai tikisi aptikti tamsiosios medžiagos daleles, o astronomai tiria šios medžiagos elgesį. Tačiau nepaisant to, ar išsiaiškinome tamsiosios materijos prigimtį, ar ne, jos buvimas leidžia suprasti daugelį astronominių reiškinių.

Vertimas: V.G. Surdinas

PAPILDOMAS SKAITYMAS

1. A Magellanic Origin for the Warp of the Galaxy, Martin D. Weinberg ir Leo Blitz Astrophysical Journal Letters, Vol. 641. Nr.1. L33-L36 psl.; 2006 m. balandžio 10 d. http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601694
2. Išorinio Paukščių Tako HI disko vertikali struktūra, E. S. Levine. Leo Blitzas ir Carlas Heilesas „Astrophysical Journal“. t. 643. Nr.2, 881-896 psl.: 2006-06-01. http://arx-iv.org/abs/astro-ph/0601697
3. Tamsiųjų galaktikų radimas iš jų potvynių pėdsakų, Sukanya Chakrabarti. Frankas Bigielis. Philipas Changas ir Leo BUtzas. Pateikta Astrophysical Journal, http://arxiv.org/abs/1101.0815
4. Fridmanas A.M., Choperskovas A.V. Galaktikos diskų fizika. M.: Fizmatlit. 2011 m.
5. Surdinas V.G. Penktoji jėga. 2-asis leidimas M.: MTsNMO. 2009 m.
6. Karalius A.R. Įvadas į klasikinę žvaigždžių dinamiką. 2-asis leidimas M.: Redakcija URSS. 2011 m.

APIE AUTORĮ

Leo Blitzas, įkvėptas mokslo populiarinimo televizijos serialo Žiūrėti poną burtininką, nuo mokyklos laikų svajojo tapti astronomu. Dabar jis yra Kalifornijos universiteto Berklyje profesorius ir buvo Radijo astronomijos laboratorijos direktorius.

Mokslininkai pastebėjo itin sunkią galaktiką, kurią beveik vien sudaro tamsioji medžiaga ir dydžiu prilygsta Paukščių Takui. Tai Dragonfly 44, esantis netoliese esančiame Coma klasteryje. Sterkosa 44 buvo iš esmės ignoruojamas, kol praėjusiais metais buvo atkreiptas dėmesys į jo nepaprastą sudėtį, kurioje yra daugiau tamsiosios medžiagos nei kituose supermasyviuose Visatos objektuose.

Dragonfly 44 primena Paukščių Tako dydžio dėmę, tačiau jame yra daug mažiau žvaigždžių. Ilgą laiką mokslininkai manė, kad laumžirgis yra tik mažas. Įdėmiai pažiūrėję suprato, kad ten yra nereikšmingas kiekis įprastos materijos, o kosminis objektas turėjo būti suplėšytas į gabalus. Tačiau kažkas priverčia „Dragonfly 44“ atsilikti.

Atradimą padarė Jeilio universiteto astronomai, vadovaujami Peterio van Dokkumo. Kecko observatorijoje Gemini North teleskopu buvo galima gauti puikių laumžirgio vaizdų. Per šešias naktis instrumentai fotografavo, kad nustatytų laumžirgių žvaigždžių greitį. 8 metrų Dvynių šiaurė padėjo pamatyti, kad aplink jo ašį yra žvaigždžių spiečius, kaip ir Paukščių Take.

Mokslininkai pažymi, kad žvaigždžių „judrumas“ lemia galaktikos masyvumą. Kuo greičiau juda šviečiantys objektai, tuo didesnė masė. Iš pradžių mokslininkai buvo sunerimę, kad Dragonfly 44 žvaigždės juda daug greičiau, nei būtų galima tikėtis tokioje blankioje galaktikoje. Vienintelis paaiškinimas – didžiulis nematomos masės kiekis.

„Tamsioji“ galaktika turi įspūdingą sudėtį. Dragonfly 44 masė yra trilijoną kartų didesnė už Saulę, kaip ir Paukščių Takas. Tik 1% šios vertės gaunama iš „įprastų“ medžiagų: žvaigždžių, dulkių ir įvairių objektų. Ir 99% yra iš hipotetinės „tamsiosios materijos“, nematomos „ingrediento“, užpildančios mūsų Visatą. Manoma, kad juodosios medžiagos joje yra 90%.

Tyrėjai pažymi, kad tai nėra pirmoji „tamsioji“ galaktika, kurią atrado astronomai, tačiau anksčiau buvo rastos tik panašios sudėties nykštukinės galaktikos. Jie yra maždaug 10 000 kartų mažesni už didžiulį Dragonfly 44.

Pasak Roberto Abrahamo iš Toronto universiteto, astronomai dar nesupranta, kaip gali susidaryti „tamsiosios“ galaktikos. Tačiau tyrinėjant Dvynių duomenis matyti, kad didžioji dalis įprastos materijos yra susitelkusios kompaktiškuose klasteriuose, ir tai, matyt, yra svarbi „tamsiųjų“ galaktikų formavimosi užuomina, kurios astronomams dar nepavyko iššifruoti.

Tuo pat metu van Dokkum teigia, kad jei norime daugiau sužinoti apie tamsiąją medžiagą, nustatyti jos sudėtį ir charakteristikas, tuomet turime ieškoti daugiau objektų, tokių kaip laumžirgis 44. Taigi prasidėjo „tamsiųjų“ galaktikų, silpnų signalų medžioklė. iš Visatos, padėsiu atskleisti nematomos materijos paslaptį.

Tamsi galaktika- hipotetinis galaktikos dydžio objektas, kuriame yra labai mažai žvaigždžių arba jų visai nėra (taigi ir „tamsioji“), kurią laiko kartu tamsioji medžiaga. Jame taip pat gali būti dujų ir dulkių. Nors yra keletas galimų kandidatų, tamsių galaktikų egzistavimas iki šiol nebuvo patvirtintas.

Kandidatai

HE0450-2958

HE0450-2958 yra neįprastas kvazaras, aplink jį neaptikta jokios galaktikos. Spėjama, kad tai gali būti tamsi galaktika, kurioje suaktyvėjo kvazaras. Tačiau vėlesni stebėjimai parodė, kad greičiausiai yra normali galaktika.

VIRGOHI21

Apie atidarymą VIRGOHI21 buvo paskelbta 2005 m. vasarį, ir šis objektas tapo pirmuoju geru kandidatu į tikrą tamsiąją galaktiką. Jis buvo atrastas ištyrus 21 cm bangos ilgio vandenilio spinduliuotę, jos dinamika neatitinka MOND teorijos prognozių. Nuo to laiko kai kurie tyrinėtojai manė, kad tai įmanoma VIRGOHI21 yra tamsi galaktika ir kad ji atspindi netoliese esančios M99 galaktikos „potvynių uodegą“, kuri patiria gravitacinius trikdžius, kai patenka į Mergelės spiečius.

Laumžirgis 44

Dragonfly 44 buvo aptiktas 2015 m. Jis pasižymi mažu ryškumu (išspinduliuoja 1 % šviesos kiekio, kurį skleidžia Paukščių Takas) ir itin mažo tankio: maždaug 60 000 šviesmečių skersmens jame yra mažiau nei milijardas žvaigždžių. 2016 m. rugpjūčio pabaigoje paskelbtame tyrime mokslininkai apskaičiavo „Dragonfly 44“ masę, tirdami žvaigždžių ir jų spiečių judėjimo greitį galaktikoje. Paaiškėjo, kad masė yra lygi vienam trilijonui Saulės masių, kuri yra artima Paukščių Tako masei, tačiau žvaigždės ir dujos sudaro tik 0,01% šio skaičiaus. Taigi astronomai padarė išvadą, kad galaktiką sudaro beveik visa tamsioji medžiaga.

Nuostabu šiuolaikiniame moksle yra tai, kad jį kone labiau domina tie reiškiniai, kurie šiuo metu egzistuoja tik hipotezėse, o ne tie, kurie yra realūs ir buvo stebimi ilgą laiką. Kalbant apie kosmoso tyrimą, šis metodas yra labiausiai paplitęs ir ypač akivaizdus nagrinėjant tamsiųjų galaktikų problemą.

Tamsioji Visatos pusė

Hipotezė apie tamsiųjų galaktikų egzistavimą grindžiama materijai priešingos medžiagos, materijos – antimedžiagos, tamsiosios materijos – egzistavimo Visatoje pripažinimu. Pati tamsioji materija yra savaime suprantama ir jai nereikia įrodymų – įprastos galaktikos ir žvaigždžių sistemos, įskaitant mūsų Saulės sistemą, susideda ir iš materijos, ir iš antimedžiagos. Tačiau stebimų galaktikų, kuriose yra daug žvaigždžių, „sudėtyje“ yra didelė materijos dalis (kosminės dulkės, asteroidai , planetos ir jų palydovai, žvaigždės). Būtų logiška manyti, kad yra galaktikų, kuriose materijos ir antimaterijos santykis skiriasi ir tamsiosios medžiagos jose daug daugiau nei pačios materijos.

Žinoma, tokia prielaida atsirado, ji susiformavo tamsiųjų galaktikų hipotezėje, kuri suformulavo, kad tamsiosios galaktikos yra galaktikos, kuriose yra antimedžiagos. viršija materijos turinį, žvaigždžių yra labai mažai arba jų visai nėra. Be to, struktūrinius ryšius tokiose galaktikose tam tikru, mokslui dar nežinomu būdu, sudaro tamsioji medžiaga. Kol kas nėra oficialių tamsių galaktikų buvimo įrodymų, tačiau ši problema yra rimtų mokslinių tyrimų objektas, nes yra netiesioginių tamsių galaktikų požymių. Faktas yra tas, kad galaktikos juda Visatoje ir dažnai daro įtaką viena kitai savo gravitaciniais laukais, todėl jų žvaigždės juda. Ir yra keletas atvejų, kai žvaigždžių judėjimas, būdingas kitos galaktikos gravitacijos įtakai, yra akivaizdus, ​​tačiau šalia nematyti kitos galaktikos. Galbūt šį poveikį turi tamsiosios galaktikos. Tačiau yra visiškai priešingų nuomonių apie tai, kiek gali būti tamsiųjų galaktikų: nuo prielaidos, kad tamsiųjų galaktikų yra dvidešimt kartų mažiau nei įprastų, iki versijos, kad tamsiųjų galaktikų yra šimtą kartų daugiau nei „įprastų“ galaktikų.

Pretendentas: Nematomos galaktikos šerdis

Yra keletas kandidatų, kurie gali būti laikomi tamsiosios galaktikos hipotezės patvirtinimu; galima išskirti tris iš jų. Objektas, kodiniu pavadinimu HE0450-2958, yra kvazaras su nepaaiškintomis savybėmis. Kvazaras – tai galaktikos šerdies pavadinimas, kuriam būdingas neįprastai ryškus švytėjimas, kuris savo intensyvumu gali viršyti bendrą daugelio galaktikų žvaigždžių ryškumą. Taigi, šis kvazaras atitinka visas galaktikos branduolio sąlygas, išskyrus vieną dalyką – šalia jo nebuvo aptikta galaktika. Galaktikos branduolys yra, bet pačios galaktikos aptikti negalima.

Natūralu, kad šis reiškinys labai įkvėpė tamsiosios galaktikos hipotezės šalininkus – jų nuomone, aplink kvazarą yra galaktika, kurią sudaro tik tamsioji medžiaga. , todėl aptikti negalima. Taip pat atsirado ir alternatyvių nuomonių, iš kurių pagrįstiausia yra ta, kad galaktika iš tikrųjų egzistuoja, vien dėl šalia esančios juodosios skylės įtakos yra tokia maža, kad jos nematyti iš Žemės dėl stipraus jos pačios šerdies švytėjimo. kvazaras. Tačiau šiuo metu ši versija dar nepatvirtinta stebėjimų duomenimis: „normalios galaktikos“ požymių apskritai nerasta, o tai yra įtartina net atsižvelgiant į juodosios skylės faktorių.

Mergelės iššaukėjas

Antrasis pretendentas, turintis „vardą“ VIRGOHI21, yra dar paslaptingesnis nei pirmasis pretendentas į garbę tapti patvirtinta tamsiąja galaktika. Tokiu atveju bent jau yra matomas reiškinys, kvazaras, bet čia įprasta kalbėti tik apie „objektą“ Mergelės žvaigždyne. Prieš keletą metų, stebint vieną iš šio žvaigždyno galaktikų, buvo aptikti neabejotini aktyvios gravitacinės įtakos šiai galaktikai pėdsakai, o kai kurie mokslininkai netgi išreiškė nuomonę apie galaktikų susidūrimą. Tačiau mokslininkai negalėjo pamatyti jokios antros galaktikos šioje srityje, esančioje 50 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės.

Sprendžiant iš matomai galaktikai daromos įtakos, šią įtaką daręs objektas turi būti galaktika, o jų sąveika trunka mažiausiai šimtą milijonų metų. Tačiau toje vietoje, kur hipotetiškai yra šis objektas, net naudojant pačius moderniausius ir galingiausius teleskopus jie vis tiek negali aptikti nė vienos matomos žvaigždės. Vienintelis variantas, kurį gali pasiūlyti tamsiųjų galaktikų egzistavimo idėjos priešininkai, yra gana chaotiška prielaida, kad objektas VIRGOHI21 gali būti savotiškas antimedžiagos „gabalėlis“, kuris dėl tam tikrų priežasčių susiformavo ankstyvose galaktikų egzistavimo stadijose. Visatos istoriją ir nuo to laiko keliauja per jos platybes.

Varžovas: Nykštukų galaktika

Garbė būti vadinamam trečiąja pretendente į teisę būti tamsiąja galaktika priklauso nykštukinei galaktikai, kuri yra Paukščių Tako palydovas ir pažymėta kaip Segue 1. Pirminio šios galaktikos atradimo metu, 2008 m. buvo nuomonė, kad tai visai ne galaktika, o tiesiog atsitiktinis žvaigždžių spiečius, kažkaip „iškritęs“ iš Paukščių Tako. Kadangi buvo atrasta tik apie tūkstantis matomų žvaigždžių, o tai yra neįtikėtinai maža "normaliai" galaktikai. Tačiau gavus duomenis apie Segue 1 masę ir joje esančių žvaigždžių judėjimo greitį, pirmieji nedrąsūs pokalbiai, kad galbūt tai tamsi galaktika, tapo daug labiau pasitikintys.

Faktas yra tas, kad tariamai nykštukinės galaktikos masė yra 3400 kartų didesnė už didžiausią masę, kurią, remiantis skaičiavimais, turėtų turėti joje esančios matomos žvaigždės. Kalbant apie šių žvaigždžių judėjimą, jei tam tikrame Visatos regione būtų tik tūkstantis tų pačių žvaigždžių, jos visos judėtų Paukščių tako atžvilgiu maždaug tokiu pat 209 kilometrų per sekundę greičiu. Tačiau skirtingos „Segue 1“ žvaigždės turi skirtingą greitį – nuo ​​194 kilometrų per sekundę iki 224 kilometrų per sekundę greičio. Tai reiškia, kad nagrinėjamoje galaktikoje yra didžiulis „kažko“ kiekis, kuris suteikia skirtingoms žvaigždėms skirtingą greitį. Tikėtina, kad šis „kažkas“ yra tamsioji materija, tokiu atveju Segue 1 yra tamsi galaktika.

Aleksandras Babitskis

Pomidorus Galaxy F1 išvedė Amerikos selekcininkai 2012 m. Reta pomidorų įvairovė, taip pat neįprasta vaisių prigimtis išskiria jį iš bendro pomidorų asortimento. Jis turi turtingą skonį ir nepaprastą derlių.

Krūmas yra vidutinio dydžio, determinuotas ir priklauso retoms pomidorų rūšims. Augalą rekomenduojama auginti atvirame lauke, tačiau pasitaiko atvejų, kai Dark Galaxy F1 pomidorai auginami šiltnamyje. Krūmas reikalauja formavimo ir suspaudimo. Taip pat dėl ​​plono stiebo pomidorus rekomenduojama pririšti prie atramos.

Žiedynai paprasti, ant vienos kekės susiformuoja apie 7 pomidorai. Lapas yra tamsiai žalias ir vidutinio dydžio. Pasėlių produktyvumas labai geras. Pomidoras pagal nokimą yra vidutinis. Prinokę pomidorai gaunami 110 dieną.

Vaisių aprašymas

Dark Galaxy veislės vaisiai nedideli, vidutinis svoris 70-100 gramų. Labiausiai neįprastas dalykas yra vaisių spalva, todėl pasėlis gavo tokį paslaptingą pavadinimą. Subrendę pomidorai yra plytų spalvos, o viršuje matosi violetiniai pečiai.

Jei pažvelgsite į vaisius iš tolo, galite įsivaizduoti mini galaktiką.

Pjaustytas pomidoras yra ryškiai raudonos spalvos. Jis turi sodrų saldų skonį. Vaisiai pasižymi universalumu, naudojami tiek švieži, tiek konservuoti. Šios veislės pomidorai naudojami komerciniais tikslais dėl savo unikalios išvaizdos, geros laikymo kokybės ir transportavimo.

Vaisiai turi gydomųjų savybių ir yra naudingi alergiškiems ir diabetikams, kurie nevalgo raudonų pomidorų. Pomidoruose yra daug beta karotino ir likopeno.

Kaip sėti ir prižiūrėti

Sėklos sėjamos kovo pabaigoje. Prieš sėją jie apdorojami silpnu mangano tirpalu, kad jų nepažeistų grybelis ar kiti kenkėjai. Sėklos negalima sėti giliai į gerai patręštą dirvą. Kaip trąša tinka humusas arba durpės. Išsiritus sėkloms ir pasirodžius pirmiesiems suaugusiems lapams, būtina pradėti skinti, kad augalas sustiprėtų.

65 dieną sodinukas laikomas subrendusiu ir gali būti sodinamas atvirame lauke. Prieš sodinimą augalus geriau sukietinti.

Tai daroma išnešant daigus porai valandų į gryną orą. Augalas nėra labai didelis ir aukštas, todėl į kvadratinį metrą pasodinami 5-6 augalai. Prieš sodinant augalą, žemę reikia apdoroti mangano tirpalu. Siekiant išvengti galimų ligų.

Priežiūra yra paprasta ir susideda iš reguliaraus laistymo, dirvožemio purenimo ir periodinio augalo šėrimo.