«Невозможная» галактика без темной материи. Как видим, невозможное — возможно
Темная материя, несмотря на то, что о ней пишут и говорят везде и всюду — лишь гипотетическая форма материи. Согласно одной из гипотез, сейчас общепринятой, она не испускает электромагнитное излучение и напрямую не взаимодействует с ним. В результате темную материю сложно напрямую обнаружить методами, которые используются человеком. Тем не менее, существуют способы косвенного обнаружения — например, по гравитационному влиянию на близлежащие объекты. Выяснение природы тёмной материи, как считают астрономы, позволяет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик.
Темная материя оказывает гравитационное влияние, порой, очень сильное, на поведение звезд, их скоплений и других объектов. Именно так эту загадочную форму материи и обнаруживают ученые (если, конечно, это действительно темная материя). На данный момент практически во всех обнаруженных и изученных галактиках найдены признаки существования темной материи. Но недавно астрономы обнаружили галактику, в которой, по всей видимости, нет этой формы материи. Почему? Никто не знает.
Обнаружили галактику совершенно случайно, во многом благодаря тому, что она вела себя не так, как должна, если бы была «нормальной». Нашли ее при помощи Dragonfly Array, сонма небольших телескопов, предназначенных для обнаружения слабых объектов, испускающих минимум света. Во время наблюдения за группой галактик NGC 1052 именно эта группа телескопов «засекла» объект, который ранее уже был замечен в этом участке неба.
«Мы заметили его, поскольку есть довольно сильная разница в том, как он предстал перед Dragonfly Array и отображением его в данных Sloan Digital Sky Survey», — заявили авторы исследования, посвященного «светлой галактике». Объект представлял собой диффузный элемент с какими-то структурами внутри.
Детальное наблюдение за ним при помощи Хаббла и 10-метрового телескопа Keck позволило увидеть некоторые детали изображения объекта, получившего название NGC1052–DF2. Как оказалось, он является галактикой, принадлежащей к недавно открытому классу ультра-диффузных галактик. Галактика такого типа похожа на пузырь, через который можно видеть все, что находится позади него.
Такие галактики открывали неоднократно, хоть и нечасто в некоторых галактических скоплениях. Некоторые из них взаимодействовали с соседними галактиками, отдавая им собственные звезды и газопылевые структуры. Но вот темная материя оставалась с ними, так что можно сказать, что некоторые диффузные галактики получили «обогащение» темной материей.
Для того, чтобы выяснить, что же происходит с объектом NGC1052–DF2, исследователи воспользовались телескопом Keck для получения изображений структур, находящихся внутри этой галактики. Эта работа позволила, в частности, подсчитать массу галактики.
Оказалось, что масса NGC1052–DF2 чрезвычайно низкая для, собственно, галактики — всего лишь 10 в 8 степени масс Солнца. Используя данные о светимости галактики, ученые выяснили, что звезд в ней примерно столько же — 10 в 8 степени. То есть, фактически, все звезды и масса галактики «на виду». Обычно галактики более тяжелые, чем совокупность масс их звезд, что и позволяет судить о наличии темной материи. Но только не в случае NGC1052–DF2.
По мнению астрономов, все это может говорить только об одном — то, что NGC1052–DF2 либо очень бедна темной материей, либо этого загадочного вещества в галактике нет вообще. Самое интересное то, что большинство моделей Вселенной и ее объектов, построенные учеными, предусматривают наличие темной материи. А галактика, которая ее лишена, требует особого к себе отношения — вычисления необходимо делать заново, с учетом отсутствия «довеска».
Каким образом галактика сформировалась без участия темной материи? Одно из предположений — NGC1052–DF2 образовалась из материи, выброшенной квазарами. Может быть, это изначально было газовое облако размером с галактику и высокой концентрацией газа, что позволило запустить процесс формирования звезд и, собственно, самой галактики.
Сейчас ученые заняты тем, что изучают особенности строения галактики, пытаясь понять, чем же отличается NGC1052–DF2 от «нормальных» галактик, в том числе и той, в которой мы живем.
Комментарии (49)
thatsme
30.03.2018 01:08А у этой галактики, есть ядро? Оно содержит массивную чёрную дыру?
Вопросы к специалистам:
1. Есть-ли инструменты с помощью которых рассчитывается деформация пространства под воздействием массы. Например такой массы как сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик?
2. Кто-нибудь пытался посчитать, какой импакт на пространство в объёме галактики оказывает эта масса? Может-ли быть так что вместе с массой содержащейся в рукавах галактик, пространство также закручивается под воздействием массы центра галактики, и скорость вещества вовсе не аномальная, а просто движутся как вещество так и пространство? Тогда скорость вещества в рукавах галактик будет собственная скорость + угловая (а может и линейная?) скорость искажения пространства на данном удалении от центра галактики. Хотя это наверное бред и всё уже посчитано и от этих предположений отказались?
4erdak
30.03.2018 01:38-1Такой эффект существует, но он ничтожен.
Да и поосторожнее с такими словечками как «деформация пространства», этот момент в общей теории относительности по сей день остается не более чем теорией, практически все эффекты, экспериментально подтверждающие ОТО, прямо или косвенно связаны с релятивизмом времени, а не «деформацией пространства».thatsme
30.03.2018 06:09Спасибо. Буду знать что это называется «геодезическая прецессия». Интересно. Но непонятно как измерять. Нужно брать радиус точечного объекта (эффект совершенно ничтожный), радиус сферы Шварцшильда (12.7 млн. км), или радиус акреционного диска (45 а.е)? Или учитывать и радиус радиоисточника 1.8кп?
А в этой прецессии учитывается накопление массы по мере удаления от центра? Т.е. действительно-ли всё звёзды вращаются вокруг точечного объекта (ну или гравитационного радиуса этого объекта уже не точечного), или нужно всё время интегрировать массу при увеличении радиуса для которого рассчитывается геодезическая прецессия? Если интегрировать, то эффект очевидно совсем не ничтожный…
Вас кто-то заминусовал, но не оставил коментария, у них есть дополнительная информация или вы им просто не нравитесь? Если есть доп информация, хотелось-бы ознакомиться. Заранее спасибо.
vanxant
30.03.2018 11:53+1Минусовал не я, но искривление пространства довольно давно (~сто лет как) подтверждено, в частности, наблюдением за отклонением света звёзд Солнцем во время затмений. Собственно, после этого и начали относиться к ОТО всерьёз. Увлечение ИСО вращающейся массой подтверждено спутником gravity probe b, а это эффект следующего порядка малости. Так что про «не более чем теорией» товарищ малость привирает.
4erdak
31.03.2018 14:11Товарищ «малость привирает» потому что понимает матчасть. Отклонения луча света представте себе возможно и происходит с позиции классической механике, так как гравитация действует поперечно направлению полета фотона так же как и на любой другой объект, что есть следствием принципа эквивалентности. Но когда Эддингтон следил за солнцем его удивило не это, а то что угол отклонения лучей света был ровно в два раза выше того чем предсказывала Ньютоновская физика. И эта разница есть проявлением того релятивистского эффекта, что непосредственно связан с замедлением времени. Так, что искривление пространства тут чистый формализм.
Но вообще я немного не это имел ввиду, когда писал про «деформацию пространства». Тут вам надо сперва разобраться, что такое «метрика», но перед этим нужно вспомнить, или посмотреть впервые эту знаменитую аналогию, которую я не очень люблю так как сама эта аналогия возможна только потому, что существует гравитация, которую она пытается объяснить. Так вот, когда лектор ложит шар на батут его метрика изменяется то есть расстояния на батуте, его площадь и параметр кривизны изменяются и это объективная реальность, которую можно измерить с помощью линеек не прибегая к времязависимым методам, такими как измерение прихода лучей света.
Но в случае с реальной гравитацией изменения метрики самого пространства это СУБЪЕКТИВНАЯ реальность, вызванная задержкой сигналов и субъективными наблюдениями наблюдателей связанных с разными системами отсчета. Тут самым очевидным примером является лоренцево сокращения, Наблюдателю связанным с кораблем на около световой скорости кажется, что пространство перед ним сократилось таку как по его часам пройдет недостаточное количество времени чем должно было, а наблюдателю, который наблюдает за этим кораблем будет казаться, что длина объекта сократилась, но когда корабль вернется к наблюдателю, окажется, что ни длина корабля не менялась и с пространством все в порядке, а все это была СУБЪЕКТИВНАЯ реальность, объективная же реальность будет в том, что пасажир постарел намного меньше чем неподвижный наблюдатель. Кстати ничего парадоксального я здесь не вижу).
Pshir
30.03.2018 14:25Вас кто-то заминусовал, но не оставил коментария, у них есть дополнительная информация или вы им просто не нравитесь?
Минусовал и не я, но он им не нравится, в силу дополнительной информации, написанной вот в этом комментарии: geektimes.ru/company/pochtoy/blog/299235/#comment_10675439
Ayvan
30.03.2018 11:06+1Эксперимент с регистрацией гравитационных волн вот буквально недавно прекрасно подтвердил как искривление пространства, так и существование собственно гравитационных волн.
Гравитационное линзирование же давно и широко известно.
Кроме того, релятивизмом времени Эйнштейн занимался в СТО, а не в ОТО.4erdak
31.03.2018 14:26У вас тоже проблемы с матчастью, хотя и я в ГВолнах спец такой себе, но знаю, то что это изменение «гравитационного потенциала» в пространстве, которое перемещается со скоростью света. А вот, что такое «гравитационный потенциал» я уже тут не раз с «пеной у рта» доказывал, можете почитать вот эти комменты:
habrastorage.org/getpro/geektimes/conversation/b8d/f41/89d/b8df4189db51ce408186b85035d1b9ba.gif
geektimes.ru/post/299253/#comment_10678153
geektimes.ru/company/pochtoy/blog/299235/#comment_10675439
Еще учтите:
1) ГВолны затухают по принципу 1/R а не 1/R^2 как в случае с ЭМ волнами, аналогично уменьшению «гравитационного потенциала» в зависимости от расстояния.
2) Сама регистрация Гволн возможна только потому, что во время ее прохода идет дестабилизация энергии материальных объектов в результате прохода волны, а за энергетику целиком и полностью отвечает время, а не пространство.
kauri_39
01.04.2018 10:24"Сама регистрация Гволн возможна только потому, что во время ее прохода идет дестабилизация энергии материальных объектов в результате прохода волны"
Но ведь колебательные движения зеркал интерферометра являются следствием колебательного движения пространства. На материальное может влиять только материальное. Поэтому пространство-время — само по себе, а также в виде гравполя и гравволн, вещь материальная. И если это ускользает при его описании абстракциями ОТО, то при его описании абстракциями КТП материальность пространства-времени более очевидна: оно является физической средой, которая имеет внутреннюю энергию. И плотность её энергии может меняться, что проявляется в эффекте Казимира. Так может и гравитацию, и гравволны тоже есть смысл выражать как соответствующие перемены плотности среды? Об этом ещё Ньютон задумывался...
FirExpl
30.03.2018 07:09Хм, а есть ли вероятность того, что это просто одна из самых «простых» по структуре галактик, а потому для неё наконец удалось оценить массу правильно? Т.е. для более сложных структур этого раньше сделать не удавалось, потому что в методах был какой-то изъян, а в случае этой галактики данный изъян не играет роли, а потому не искажает конечный результат.
Lexxnech
30.03.2018 10:41+1С учетом того, что ТМ по массе гораздо больше, чем обычного вещества, то крайне маловероятно.
Это будет подразумевать, что наши методы оценки массы не работают даже приблизительно, причем согласованно не работают. Т.е. мы получаем ошибку на порядок по оценке вращения компонентов галактики, и эта ошибка не вскрывается при проведении гравитационного линзирования (свет должен отклонятся слабее, чем мы ожидаем из нашей завышенной оценки массы).Vasyutka
30.03.2018 17:47Это с точки зрения массы. А еще видимая светимость как коррелирует с количеством/массой звезд. Совсем не в теме, но, я к тому, что тут 2 составляющие вопрос. Масса и светимость сравнивают. А если ошибаться и в том и том в 3 раза :)))
SeregaOSA
30.03.2018 11:06-2Здоровски!)
Так после большого взрыва вся материя совершенно не однородно распространилась по вселенной? Интересно, а антигалактики найдут?)
Это шутки…
Я могу сказать, что для начала стоит заменить кварки и глюоны на волновой процесс квинтэссенции и после объяснять, то как происходит закон кулона и прочая химия с «запрещенной» химией и конечно же с рождением звезд, планет.
Посмотреть на быстрые рождения звезд в столкнувшихся галактиках. Рост галактик. Подумать о природе магнетизма… Но вы бы не стали думать, вам легче готовое услышать, убедительное). А потом жесть, как порожаться, глядя на споры между учеными. Если честно, меня обламывает.
Я предложу прочесть следующий файл, но вы подумаете это убеждение и станете считать меня ненормальным.
Я собирал много матерьяла, все есть на стене в вк. Делал свои выводы от того, что говорят ученые. То есть нет ничего мною выдуманного, а лишь собрано. И судите сами… Я лишь предлогаю вам подумать, кстати, если в чем не прав, вы помогите, подправьте меня, идиота) буду благодарен.
vk.com/wall5184780_1432eg256
30.03.2018 11:29Наличие такого количества ошибок в вашем комментарии уже само по себе уменьшает доверие к вашей информации.
willmore
30.03.2018 16:07+3А я прочитал ваш PDF. Даже почти весь, местами это физически трудно. Я не врач, но мне кажется, у вас некое расстройство мышления. Местами вы скатываетесь в отровенную шизофазию.
Скрытый текстТак как в реальности время для нас бесконечно, а вселенная
является вечным двигателем, то я наше настоящее обозначу «3» внутри числа 1/3. Для
наглядности 0.3...3«3»3… где именно находится наше настоящее не известно, а значит
судить о реальном начале вселенной или её рождении это эффект мандэлы. Эффект
мандэлы это коротко как древнерусский язык и современный для нас. Но, опять же,
каким образом рождён язык? Эффект мандэлы это как к примеру большой взрыв.ankh1989
01.04.2018 08:46Похоже на цепочку ассоциаций связанных по незначительному признаку. Примерно как мы думаем во сне: следуем за простыми ассоциациями и нам даже кажется, что в этом есть смысл, но когда просыпаемся, вспоминаем, что размышляли про кожуру банана.
Alter2
30.03.2018 12:40масса NGC1052–DF2 чрезвычайно низкая для, собственно, галактики — всего лишь 10 в 8 степени масс Солнца. Используя данные о светимости галактики, ученые выяснили, что звезд в ней примерно столько же — 10 в 8 степени. То есть, фактически, все звезды и масса галактики «на виду».
А что, масса Солнца оказалась средней для всех изученных звезд?excentrisitet
30.03.2018 15:49Это как со звёздами: чем более тусклые звёзды мы берём в оборот, тем больше их становится. Посмотрите на табличку из Вики справа под рисунком.Если построить график с величиной по иксу, логарифмом числа звёзд по игреку и вспомнить, что сама звёздная величина тоже логарифмическая: 2,5^m, то получим почти идеальную прямую линию. Т.е. чем тусклее смотрим, тем больше видим. Вот и тут такая же картина.
Смотрите, есть диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Она показывает распределение звёзд по светимости и массе. При это больше всего звезда находится на главной последовательности, если она конечно не родилась изначально каким-нибудь голубым (сверх-)гигантом.
Опять же, перейдя по ссылке на главную последовательность, то можно узнать, что:
Звёзды главной последовательности имеют одинаковый источник энергии («горение» водорода, в первую очередь, CNO-цикл), в связи с чем их светимость и температура (спектральный класс) определяются их массой:
Как видно, светимость и масса связаны степенным законом, т.е. чем тяжелее, тем ярче.
L = M^3,9
где светимость L и масса M измеряются в единицах солнечной светимости и массы, соответственно.
А теперь посмотрим распределение звёзд по массам. Нас интересует фраза:
Она показывает, что вероятность рождения звезды примерно обратно пропорционально квадрату её массы и что число звёзд в каждом диапазоне масс быстро убывает с ростом массы.
То есть тяжёлым родиться труднее, чем лёгким. Поэтому, например в два раза более лёгкие звёзды рождаются вчетверо чаще. Да причём ещё и живут дольше, чем массивные.
Если всё это учесть, то получается так, что Солнце — самая «типическая-типическая» звезда, какую можно только представить. Со средней массой, средним временем жизни и т.п.
Вот и масса-светимость у галактики если в ней нет тёмной материи должны примерно совпадать.
Seregaalex
30.03.2018 18:57+2"Совпадение?! Не думаю!" Сказал бы один интересный человек. А на самом деле. Как это так? Мы живём рядом с мамой типичной звездой в типичном месте типичной галактики. Может и разум во вселенной тоже такая же типичная вещь? Или же мы переборщили с типичностью нашего местоположения.
Caseor
31.03.2018 12:53Про разум вы загнули. Лучше ограничиться жизнью вообще. Если появление жизни, т.е. больших сложных структур, — редкое явление, то оно может произойти в самых распространённых местах, условиях. Если это редкое явление может происходить только в редких условиях, то шансы перемножаются, а значит становятся ещё меньше.
Получается, что жизнь возможно редка, но если появляется, то только в типичных условиях.
Разум это редкая жизнь. Т.е. должен возникать в самой типичной жизни, которая появилась в самом типичном месте.
Так мне это видится.
jinxal
30.03.2018 20:51Все-таки самые типичные звезды — это красные карлики
50 из 60 ближайших к нам звезд — как раз ониexcentrisitet
31.03.2018 14:39Да, это правда. Я немного неправильно выразился, хотя и не исключаю, что в том числе и неправильно. :) Я имел ввиду, что, да, согласно распределению по массам — больше всего маленьких тел, потом больших. Т.е. если перечислять в порядке убывания числа, то сначала недо-звёзды типа коричневых карликов, потом красные, потом жёлтые, а всяких гигантов и сверхгигантов уже исчезающе мало. Плюс чем массивнее звезда, тем меньше она живёт да и живут они совсем недолго, например карлик вдвое легче Солнца проживёт почти в 10 раз дольше. Поэтому хотя их светимость и падает почти как 4 степень массы, но зато звезда типа Солнца уже 10 раз помереть успеет, а там глядишь и новые карлики народятся. В общем связь получается сложная и нелинейная, но средняя светимость солнечной массы вещества как раз и получается такой, какая у Солнца. :) Хотя я признаю, что в моих рассуждениях вполне может быть ошибка. Потому что там ещё столько неучтённых переменных типа: содержания пыли (во всех ли волнах мы наблюдаем), содержания и состава межзвёздного газа, которое зависит от возраста галактики (т.е. её удалённости от нас), температуры этого межзвёздного газа — достаточно ли он холодный для коллапса или его какой-нибудь квазарчик рядышком подсвечивает так, что нет никаких шансов и т.д. и т.п. и всё это нужно учесть в расчётах-рассуждениях…
NumLock
30.03.2018 14:53Темная материя, несмотря на то, что о ней пишут и говорят везде и всюду — лишь гипотетическая форма материи.
Если предположить, что тёмная материя — 4х мерная материя, то она и не будет взаимодействовать с силами трёхмерного порядка. Гравитация — сила 4х мерная, поэтому она и проявляет с ним взаимодействие. Так как 4-е измерение — время. то можно предположить, что тёмная материя это дверь в мультивселенную. Где время(4-е измерение) объединяет 3-х мерную форму материи. Где могут существовать такие же разумные существа как мы.4erdak
31.03.2018 14:40Розслабтесь, обычная материя это е есть «4-мерная материя» так как она имеет энергию
непокоя, или кинетическую энергию движения сквозь время Е=mc^2, даже тогда, когда во всех трех пространственных измерениях движение отсутствует).
stanislavkulikov
30.03.2018 16:28А у меня, кстати, очень бредовая теория. А что если время — это полноценное измерение в котором вся материя равномерно перемещается. Но во время большого взрыва часть материи стартовала в этом путешествии по времени раньше. И т.о. тёмная материя — это те же частицы, но просто они опережают нас на долю секунды (а может и минуты/часы) во времени. И с нашей точки зрения гравитационное искривление пространства остаётся, а частицы уже нет.
Zidian
30.03.2018 18:53+2А прошлое куда этих частиц девается?
Я бы скорее думал о чём-то, скрытом в дополнительных, свёрнутых, размерностях.
Dyo
30.03.2018 21:58Может высокоразвитые цивилизации не строят сферы Дайсона а сразу собирают темную материю? )
kauri_39
31.03.2018 01:27-1Наверное, лучше спросить по-другому — не почему в этой галактике нет тёмной материи, а почему её вращение не соответствует плоской шкале скоростей, как для других галактик. Почему у слагающих её элементов кеплеровские скорости вращения? Тогда ответ следует искать в сочетании двух её особенностей: это ультра-диффузная галактика с низкой плотностью звёзд, и это очень лёгкая галактика с малой массой.
Кто же придаст дополнительное центростремительное ускорение её звёздам? В моём понимании это делает не ТМ, а межгалактическое пространство (энергетически плотный эфир/вакуум), которое расширяется с большей скоростью, чем внутригалактическое пространство, и втекает в галактики к поглощающей его материи. Только в данной галактике его поглощать почти некому — материи мало, и та разрежена. Вот и нет обычно мощного потока пространства в эту галактику. Поэтому нет у звёд дополнительного центростремительного ускорения, и скорости их вращения падают по мере удаления от её центра.
Но со временем всё может измениться. Если эта ультра-диффузная и лёгкая галактика под действием самогравитации будет сжиматься, то концентрация материи в ней и скорость её вращения повысятся. Не исключено, что в её центре образуется чёрная дыра. При этом плотность энергии вакуума/эфира внутри галактики снизится (из-за роста концентрации звёзд, материя которых его поглощает), и возникнет сильный поток этой среды из межгалактического пространства во внутрь галактики. Он придаст центростремительное ускорение её звёздам и оставит вращаться на орбитах лишь быстрые из них, а медленные пригонит к её центральной чёрной дыре. И тогда астрономы другой, ещё молодой цивилизации скажут про неё — вот карликовая галактика, а тёмной материи в ней вполне достаточно, чтобы удерживать быстро вращающиеся звёзды.
zookko
Добавим щепотку вархаммера и получаем отличную теорию: тёмная материя есть только в обитаемых галактиках и представляет из себя тот самый «варп» — измерение, накапливающие в материализованом виде все мысли, эмоции, воспоминания, страхи и надежды всех живых существ.
EighthMayer
Ещё можно поискать неплохой рассказ «отчаяние» на мракопедии, там тоже тема повёрнута под неожиданным углом.
max1muz
Брр, жесть какая. Не знаю зачем я это прочитал.
NeoCode
Если отбросить всякую крипоту, то сама идея материи, у которой координаты «размазаны» по пространству на астрономические расстояния, весьма интересна.
excentrisitet
И даже такое люди обсуждают. :)
Fuzzy dark Matter называется. Это конечно не совсем то размазывание. Это как с длиной волны де-Бройля. Она может быть у частицы очень большой, но когда мы пытаемся определить местоположение, то происходит классический коллапс волновой функции и частица оказывается во вполне определённом месте.
mindcaster
Спасибо тебе, добрый человек (с тоской). И ведь видел же коммент max1muz'а…
excentrisitet
Благодарствую. Заняли на три часа. :) Первая треть прям мне вообще шикарно зашла!
SerJ_82
Совершенно не понял почему именно «отчаяние»…
Zidian
А вы рассказ-то прочитали?
SerJ_82
Конечно. Может не совсем внимательно, потому как не понял, что именно их воскрешало. И почему «отчаяние» а не какая-то другая эмоция.
p_fox
Это не та галактика, что вы ищете
maaGames
Души человеков. Каждая душа по 17 грамм. Зная расчётный вес тёмной материи, делим его на вес души и узнаём, сколько всего душ в каждой из обитаемых галактик. Воть.
zzzmmtt
Хм… Погрешность будет приличная, рыжеволосых так не посчитать.
maaGames
Погрешность будет только в количестве существ, но количество душ будет без погрешности.