Темная материя - Умирающие звезды
Автор: Эрик Мельников ()
Дата публикации: 05/08/2003
Категория: Отчеты
Версия для печати
Величайшая тайна астрономии более 70 лет вдохновляла авторов научно-фантастических романов и кинофильмов. Речь идет о невидимой темной материи, из которой состоит большая часть Вселенной. Международная группа ученых, возглавляемая Беном Оппен-хаймером, напала на след этой непостижимой темной материи.
Исследователи скрупулезно изучали несколько снимков нашей галактики, сделанных из Южного полушария, и, к своему удивлению, открыли на небольшом участке 38 (!) не известных науке белых карликов.
Этих неуловимых карликов выследили в окружности 450 световых лет в так называемом галактическом гало Млечного Пути -сфере, в которую вписывается имеющая форму диска галактика
Обнаруженные карлики имеют почти такие же размеры, как наша Земля, и испускают очень слабое свечение В течение нескольких десятилетий несовершенные приборы не позволяли астрономам «разглядеть» их на звездном небе, поэтому ученые причисляли невидимые звезды к темной материи.
Если плотность белых карликов сравнить со средней плотностью материи в гало, то получается, что в этой области галактики мертвые звезды составляют примерно около 35 процентов темной материи. Поэтому ученые считают, что они узнали по крайней мере часть тайны темной материи - невидимой, загадочной, никакими способами не регистрируемой, о существовании которой имеются только косвенные сведения.
Материя призрак
Первый ком с горы, давший толчок неудержимой лавине опровержений и гипотез, бросил в 1933 году швейцарский астрофизик Фриц Цвики. В результате длительных наблюдений и расчетов он пришел к выводу, что движение звезд, составляющих галактику, не полностью объясняется их взаимным влиянием, поэтому там должны находиться не только видимые звезды, но и невидимые небесные тела В то время сенсационное утверждение Цвики произвело переполох в консервативной академической науке. Теперь астрономы считают, что большая часть любой галактики для нас невидима -слишком «темная», чтобы ее мог зарегистрировать даже самый мощный телескоп. Млечный Путь, наша родная галактика, тоже не исключение
Львиная доля темной материи, вероятно, находится в галактическом гало Именно в этой части галактики измеренная скорость вращения газовых ореолов вокруг звезд не соответствует силам взаимного притяжения звезд и газа. Наблюдения подтверждают, что темная материя на 35 процентов состоит из настоящих материальных частиц.
Из таких же элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов) образуются звезды, планеты и, в конечном счете, люди. Но большую часть темной материи, вероятно, составляют частицы-призраки, связь которых с реальной материей пока не ясна. Эти частички открыты относительно недавно: тяжелые нейтрино, так называемые ней-тралино, фотино, аксионы...
Гравитационные линзы -косвенное доказательство
В основе этой гипотезы лежит предположение, что погасшие звезды, так называемые белые карлики, испускают очень слабое излучение, и с большого расстояния их невозможно «выследить». Таким образом, невидимые звезды неизбежно являются частью темной материи и обнаруживаются благодаря силе гравитации.
В 1995 году в Университете Пенсильвании Чарльзу Элкоку удалось собрать доста-точное количество косвенных доказательств существования невидимых карликов. Он чисто теоретически «примерил» воздействие предполагаемых «темных» звезд на соседние яркие звезды.
У астрономов такая методика хорошо известна и широко применяется. При этом используется свойство небесных тел собирать силой своего притяжения световые лучи в пучок, подобно линзам. По силе и продолжительности этого эффекта можно судить о массе тела. Элкок подсчитал, что в гало нашей галактики от 8 до 50 процентов общей массы приходится на темные тела.
Он даже обнаружил отдельные невидимые объекты, обладающие такой же массой, как видимые белые карлики
Оппенхаймер подчеркивает, что белые карлики в галактическом гало не только вычислены теоретически, но и впервые зарегистрированы по самым прямым и непосредственным признакам!
Чтобы понять их связь с загадкой темной материи, необходимо выяснить, что представляют собой белые карлики.
В принципе, это ядра догоревших звезд, оставшиеся после того, как все внешние оболочки ускользнули в другие области Вселенной, где произошли вспышки суперновых звезд. Эти ядра по размерам не больше Земли, но у них колоссальная масса, которая примерно равна половине массы нашего Солнца. Так заканчивают свое существование примерно 94 процента всех звезд: их постигает удел белых карликов.
Белые карлики -не белые, а голубые
Двое ученых - Брэд Хансен из Принстон-ского университета и Дидье Сомон из Университета Вандербильта - высказали гипотезу, что карлики, остывшие до критической температуры 4200° по Цельсию, начинают излучать голубоватое свечение. Причиной этого являются молекулы водорода, которые на белых карликах находятся под огромным давлением. Эти молекулы водорода поглощают инфракрасные лучи, а излучают в пространство лучи синеватой части спектра
Но когда белые карлики испускают настолько слабое свечение, что с Земли его уже не видно, их можно причислить к темной материи. В прошлом году Бен Оппенхаймер доказал эти теоретические построения на примере голубоватого карлика, открытого в 1997 году.
Вскоре после этого были открыты в гало Млечного Пути еще три голубых остывших карлика. Теперь многочисленные научные лаборатории обследуют галактическое гало в поисках остывших белых карликов. В настоящий момент нашли уже 38 остывающих карликов, причем 34 из них до такой степени остыли, что они фактически не белые, а действительно ярко-голубые.
Темная материя раскрывает тайну возникновения галактики
Изучение белых карликов поможет узнать, что произошло в первые миллиарды лет после Большого взрыва - первоначального толчка, положившего начало галактике. Эти погасшие темные звезды - последние свидетели первых дней нашей галактики, то есть космических событий, происходивших 10-13 миллиардов лет назад.
Белых карликов можно сравнить с ископаемыми скелетами доисторических животных, по которым ученые узнают о доисторическом прошлом Земли. По самым старым, давно угасшим звездам тоже можно выяснить, как развивалась галактика, как возникали, жили и умирали звезды - нынешние белые карлики.
Поиски неизвестных белых карликов продолжаются с применением самых совершенных технических средств, причем в обсерваториях не только Южного, но и Северного полушария. Может быть, совсем скоро, при жизни нынешних поколений, астрономы доберутся и до других тайн темной материи...
Работы по теме:
