Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 1281
Скачиваний: 54
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В добавок можно рассмотреть вращение холодного нейтрального водорода во внеш- ней области. Для этого проводится измерение эмиссии на длине волны 21 см с по- мощью радиотелескопов. В результате вращения галактик происходит доплеровский сдвиг линии 21 см, что позволяет определить скорость вращения газа. Исследова- ния показали, что скорость вращения водорода, так же, как и звезд, практически не меняется и остается постояной, что является еще одним фактором в пользу темной материи.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16
Гравитационное линзирование
Рис. 3: Иллюстрация принципа эффекта гравитационного линзирование
Метод гравитационного линзирование заключается в явлении связанным с поле- выми уравнениями ОТО (общая теория относительности), а именно, в отклонении электромагнитного излучения в близи массивных тел. Как правило для заметного ис- кажения изображения нужны массы порядка размера галактик или их скоплений. В близи же менее массивных тел, таких как звезды, отклонение луча происходит на очень малые углы, и удается заметить лишь кратковременное увеличение яркости (вспыш- ку). Если объект имеет высокую яркость, то заметить такое изменение практически невозможно. Если же объект недостаточно яркий или же не виден вовсе, то такая кратковременная вспышка вполне может наблюдаться. События такого типа назы- ваются микролинзированием.
С помощью космического телескопа Hubble было получено изображение “коль- ца” темной материи в скоплении галактик C1 0024+17 [4]. На сегодняшний день
это является одним из наиболее убедительных и наглядных доказательств существова- ния темной материи. В данном случае скрытая масса участвует в роле гравитационной линзы, что объясняет наличие мнимых изображений от одних и тех же объектов и уве- личение яркости оригинального источника.
Рис. 4: Темное кольцо на изображении скопления галактик Cl 0024+17 было иденти- фицировано с темным веществом. Само изображение было построено с использова- нием информации, полученной от орбитальной обсерватории «Хаббл», а происхож- дение кольца связывается со столкновением двух гигантских галактических класте- ров [?].)
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16
Галактические скопления
Теперь рассмотрим скопления галактик, или кластеров. Чтобы найти суммарную их массу используют теорему о вириале:
2⟨T ⟩+ ⟨U ⟩= 0
где T — кинетическая энергия, а U - потенциальная, которые определяются следую- щими соотношениями для N галактик:
1 2
⟨T ⟩= 2 N ⟨mv
1
⟩, ⟨U ⟩= −2 GN (N −1)
⟨m ⟩
⟨r⟩
2
⟨⟩−≈
Учитывая, что Nm= M и (N 1) N, для динамической массы получаем следую- щую оценку:
M ≈
2⟨v2⟩⟨r⟩
G
Таким образом, измеряя величины r и v можно вычислить M . Для скопления Ко- мы, к примеру, с неопределенностью в фактор два получается следующее значение [5]:
M MJ
L ≈300h LJ
где h = H/100— безразмерная постоянная Хаббла.
Следует отметить, что данные оценки проводились при некоторых условиях теоре- мы о вириале: замкнутая система находится в механическом равновесии и произведе- но усреднение по длительному периоду времени. Но наши наблюдения нельзя назвать усредненными по длительному периоду времени и, вообще говоря, скопления галак- тик не являются замкнутыми системами, а достигли ли они состояние равновесия или нет, пока неясно.
Количественный вклад темной материи
Определение количественного вклада всей гравитирующей материи производится на основе совершенно различных эффектов в космологии. Это гравитационное линзиро- вание, описанное нами выше, наблюдение галактических скоплений при разных крас- ных смещениях, сравнение теории образования крупномасштабной структуры Все- ленной с наблюдениями и данные по угловым флуктуациям микроволнового излучения [6].
В последнее десятилетие были проведены эксперименты на SDSS (Sloan Digital Sky Survey) [9], WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) [8] и 2dFGRS (Two- degree-Field Galaxy Redshift Survey) [7], которые позволили с высокой точностью определить космологические параметры. Эти данные хорошо описываются Вселен- ной Фридмана (космологическая модель, удовлетворяющая полевым уравнениям ОТО), в которой на долю нерелятивистской материи приходится ≈31.5%, а на темную энер- гию с отрицательным давлением ≈68.5% [25]:
ΩM = 31.5+0.017, ΩΛ = 68.5+0.017
−0.016 −0.016
где Ω = ρ/ρc — отношение средней плотности Вселенной к критической.
Материю во Вселенной вполне возможно описать через три параметра: постоян- ную Хаббла, плотность материи и плотность барионов соответственно:
h = 0.673(12), ΩM h2 = 0.1198(26), ΩBh2 = 0.02207(27)
Таким образом, на барионную материю приходится ∼5%, на ТМ ∼26.5% и на ТЭ
Количественный вклад темной материи
Определение количественного вклада всей гравитирующей материи производится на основе совершенно различных эффектов в космологии. Это гравитационное линзиро- вание, описанное нами выше, наблюдение галактических скоплений при разных крас- ных смещениях, сравнение теории образования крупномасштабной структуры Все- ленной с наблюдениями и данные по угловым флуктуациям микроволнового излучения [6].
В последнее десятилетие были проведены эксперименты на SDSS (Sloan Digital Sky Survey) [9], WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) [8] и 2dFGRS (Two- degree-Field Galaxy Redshift Survey) [7], которые позволили с высокой точностью определить космологические параметры. Эти данные хорошо описываются Вселен- ной Фридмана (космологическая модель, удовлетворяющая полевым уравнениям ОТО), в которой на долю нерелятивистской материи приходится ≈31.5%, а на темную энер- гию с отрицательным давлением ≈68.5% [25]:
ΩM = 31.5+0.017, ΩΛ = 68.5+0.017
−0.016 −0.016
где Ω = ρ/ρc — отношение средней плотности Вселенной к критической.
Материю во Вселенной вполне возможно описать через три параметра: постоян- ную Хаббла, плотность материи и плотность барионов соответственно:
h = 0.673(12), ΩM h2 = 0.1198(26), ΩBh2 = 0.02207(27)