новости космоса
3651 32
29 октября 2020 19:21:12

Разрешена загадка распределения темной материи в галактиках

Сила гравитации во Вселенной – под действием которой она эволюционировала из почти однородного состояния, наблюдаемого в ходе Большого взрыва, до современного состояния, когда материя сконцентрирована в форме галактик, звезд и планет – связана с таинственной субстанцией, называемой «темной материей». Но несмотря на огромную роль, которую играет этот дополнительный материал, мы почти ничего не знаем о его природе, поведении и составе, и это является одной из основных проблем современной физики. В новой статье исследователи во главе с Хорхе Санчесом Алмейдой (Jorge Sánchez Almeida) из Канарского института астрофизики, расположенного на острове Пальма Канарского архипелага, показывают, что темная материя в составе галактик следует принципу распределения, основанному на стремлении к максимальной энтропии, и это проливает свет на природу темной материи.

Темная материя составляет около 85 процентов от общей массы материи Вселенной, однако ввиду слабого взаимодействия между частицами ее присутствие выявляется только на астрономических масштабах. Согласно Санчесу Алмейде, распределение темной материи следует принципу максимальной энтропии (что эквивалентно «максимальному беспорядку», или «термодинамическому равновесию»), то есть темная материя пребывает в своем наиболее вероятном состоянии. Для достижения этого «максимального беспорядка», в котором состояние темной материи характеризуется уравнением, связывающим температуру, давление и плотность и напоминающим уравнение состояния газа, частицы темной материи должны эффективно сталкиваться друг с другом. Однако механизм достижения темной материей этого равновесного состояния до сих пор остается загадкой. Согласно авторам статьи, если бы частицы темной материи эффективно сталкивались друг с другом, это бы рассказало очень многое о природе темной материи и позволило бы частично разрешить проблему ее происхождения.

Максимум энтропии темной материи был обнаружен в карликовых галактиках, имеющих повышенное отношение количества темной материи к общему количеству материи, по сравнению с более массивными галактиками, поэтому в таких галактиках легче рассмотреть влияние изучаемого принципа, отмечает Санчес Алмейда. Однако ученые ожидают, что такое поведение является общим для темной материи в составе любой галактики.

Как показывают авторы работы, распределение темной материи в состоянии термодинамического равновесия характеризуется пониженной плотностью центральных областей, что имеет большое значение для практической астрономии при интерпретации результатов гравитационного линзирования или создании экспериментов по обнаружению темной материи в результате ее самоаннигиляции.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Teddy84 · 29-10-2020

Я смотрю они там на острове Пальма Канарского архипелага регулярно производят глубокомысленные статьи.
Темная материя ... ввиду слабого взаимодействия между частицами.
И далее
"если бы частицы темной материи эффективно сталкивались друг с другом". Вот тогда бы - огого!
*
Если бы они эффективно сталкивались (да еще по законам Клайперона-Менделеева (?)) то это были бы частицы не темной материи.

2
graviton68 · 29-10-2020

Одним словом, - белиберда.

3
graviton68 · 29-10-2020

Белиберда, не белиберда, но загадка уже - разрешена, - а это основной смысл.

4
graviton68 · 29-10-2020

Мне по прежнему не видны заглавия новостных сообщений, поэтому после написания поста №2, поинтересовался все - таки заглавием. И, только после этого с удивлением узнал, что оказывается по понятию этих учоных загадка ТМ ими, все же разрешена. Осталось их лишь похвалить. Молодцы(!)

5
Leonid3182 · 29-10-2020

Teddy, тут же выбор не очень большой: тяжёлые/лёгкие, между собой сталкиваются/нет, с обычной материей сталкиваются/нет.
Всего-то восемь вариантов и каждый надо проверить и сравнить с фактом. Вполне себе работа в русле. Зря не надо ребят обижать :-)
.
Впрочем есть ещё одно условие: тёмная материя существует/нет :-)))

6
viktorchibis84 · 29-10-2020

Меня тоже резанула фраза насчет столкновения частиц ТМ.
В самом первом приближении, частицы ТМ обладают гравитацией, но нейтриноподобные, т.е. практически не сталкиваются ни с частицами БМ, ни между собой. Но даже такая простая модель не избавляет их от коллапса.
А вот с коллапсом ТМ может помочь побороться только вращение. С этой точки зрения, внимание заслуживают теории вращения Вселенной, активно развиваемые последнее время. Вращающаяся Вселенная при гравитационной конгломерации её на неоднородностях в галактические облака (в первую очередь ТМ, а за неё и БМ), неизбежно будет закручивать эти облака, в силу разной тангенциальной скорости на противоположных концах облака. Отсюда вытекает много наблюдаемых следствий. Это и повышенная скорость вращения периферийных областей облака галактики, и опережающая закрутка внешних краёв рукавов спиральных галактик, и та самая «пониженная плотность (ТМ) в центральных областях» галактик, о которой пишут авторы. А вот более тяжелую БМ гравитация всё-таки стягивает в центр галактики, коллапсируя её в СМЧД. Можно ещё отметить, что основной момент вращения галактике придаёт именно ТМ, и именно она своей гравитацией крутит БМ, разделяя её, как в сепараторе по величине массы объектов. В результате первичные (главные) рукава спиральных галактик, возникшие при простреле галактики мощным магнитным полем во время слияния двух СМЧД, и имеющие первоначально прямолинейную форму (МП распространяется как-никак выше скорости света), разделяются на вторичные опережающие и запаздывающие рукава с разной закруткой.
Специально для Leonida, ИМХО.

7
Leonid3182 · 29-10-2020

viktorchibis, мне глобальную закрутку не подсунуть, так же как и фотон с массой для объяснения тёмной материи. Коллеге graviton-у отдайте, у него как раз вселенная крутится справа налево :-))

8
Teddy84 · 29-10-2020

Лет триста назад Хосе Санчес Альмейда с острова Пальма Канарского архипелага грабил бы под черным флагом проходившие мимо суда, а теперь он смотрит в телескоп и придумывает варианты свойств темной материи.

9
Gagarin116 · 29-10-2020

Ого, вот ето новость.. настоящий праздник. Такое событие надо обмыть! За разрешение загадки, Господа!

10
Гришин_С_Г150 · 30-10-2020

А не противоречит ли предложенная спекуляция текущим представлениям
о гравитационных свойствах скрытой (тёмной) материи и её роли
в образовании и эволюции регулярных галактик?.

11
graviton68 · 30-10-2020

Конечно сплошные противоречия. Хотя и не известно, что Вы имеете в виду под "...текущим представлениям..." "...в образовании и эволюции регулярных галактик?."

12
viktorchibis84 · 30-10-2020

Leonid, про фотон с массой я даже и не помышлял. А вот про нейтриноподобную ТМ писал ещё Борис Штерн в своей книге «Прорыв за край мира».
А насчет закрутки, Вы как-то реагируете только со второго раза. Я ещё в новости от 28 окт. про блазар подспудно предлагал Вам вернуться к вопросу образования СМЧД, но Вы как-то не прореагировали. Именно закрутка протогалактического облака может влиять на начальную массу формирующихся СМЧД. А при наличии в облаке нескольких неоднородностей разного масштаба, это может приводить в образованию нескольких локальных вихрей, и объяснять параллельное формирование первых звезд и СМЧД, а также нескольких СМЧД в одной галактике.

13
Teddy84 · 30-10-2020

А зачем нужна закрутка? Закрутка как раз мешает спокойно упасть веществу к центру масс. Именно закрутка поставила проблему быстрого набора массы черной дырой. Математические модели пока показывают, что момент инерции, присущий галактикам не дал бы образоваться СМЧД. Вещество слишком долго кругится в акреционном диске, прежде чем упасть в ЧД. Поэтому как образуются СМЧД пока вопрос не решенный.

14
3748 · 30-10-2020

Т.е. - Темную материю можно сжимать. Следовательно, вокруг массивных объектов Нейтронные Звёзды типа, - там жидкая Темная материя и в ней виртуальные дельфины плавают.

15
Nablydatel133 · 30-10-2020

К. 14.
В яблочко!
"А дельфины добрые.
А дельфины мокрые
На тебя глядят умными глазами
А дельфины скромные,
А дельфины добрые
Просят чтобы им, сказку рассказали."
:-)

16
graviton68 · 30-10-2020

(13). "...Поэтому как образуются СМЧД вопрос пока не решенный".

Неправда. О том как образуются СМЧД вопрос давно нашей командой решен и занесен на страницы ВТОВ.

17
Гришин_С_Г150 · 30-10-2020

graviton25 · 30-10-2020
(13). "...Поэтому как образуются СМЧД вопрос пока не решенный".
"Неправда. О том как образуются СМЧД вопрос давно нашей командой решен и занесен на страницы ВТОВ".
.
Ну и как же, если вкратце?

18
viktorchibis84 · 30-10-2020

Teddy, а давайте разберем вопрос по частям. Гравитация ведет к конгломерации облака и при отсутствии каких-либо других сил приводит к коллапсу. Вращение создаёт центробежные силы и препятствует коллапсу. Но если скорость вращения уменьшить, то конгломерация продолжается. В результате в отдельных местах изначальных неоднородностей загораются звезды, или даже происходит коллапс в первичные СМЧД. Появляется излучение, которое дополнительно препятствует гравитационному падению материи, - наступает динамическое равновесие.
Всё описанное однозначно относится к Барионной материи, а вот с Темной материей есть нюанс. Она не взаимодействует с излучением, и практически не взаимодействует с барионкой, в т.ч. с плазмой, извергаемой звездами. А это значит, что для неё отсутствует второй вид торможения, и остается только вращение. Центробежная сила на определенном радиусе зависит от массы и скорости вращения. При массе частиц ТМ меньше массы частиц барионки (а с этим вроде никто не спорит, иначе трудно было бы объяснить отсутствие взаимодействия ТМ с барионкой), для равновесия системы скорость вращения ТМ должна быть больше. Т.е. изначально, до формирования частиц барионки, протоплазма вращалась с одинаковой скоростью. В дальнейшем, в процессе образования более массивных частиц Барионной материи, всё это время шло замедление скорости этих частиц. Вот и получается, что Темная материя, масса которой в 6-ть раз больше, крутится себе с повышенной скоростью, не испытывая никаких преград, и гравитационно тянет за собой Барионную материю. При этом, чем меньше масса объектов БМ, тем тянуть их получается легче, и они убегают в опережающие рукава спиральных галактик. Соответственно, чем тяжелее, то это объекты для запаздывающих рукавов. Вот такая картина «маслом».

19
JamesWebb84 · 30-10-2020

Очередной фантазией загадка тёмной материи была разрешена? Ну ладно.

20
ostman53 · 30-10-2020

Удивительно, но такое представление о распределении тёмной материи вполне согласуется с возможным распределением эфира в пространстве. То есть плотность эфира за пределами галактик и их скоплений, больше.

21
Teddy84 · 30-10-2020

viktorchibis, Извините, но у вас две ошибки в рассуждениях. Излучение не тормозит падение, а, наоборот, способствует ему. Излучая, материя часть энергии теряет и быстрее падает в ЧД. Но этого оказывается крайне мало.
Второй - все частицы и легкие, и тяжелые падают одинаково. Вспомните хрестоматийный пример с пулей и пером в большой вакуумированной пробирке.

22
Teddy84 · 30-10-2020

ostman, я тоже некоторое время назад попался на эту фразу "пониженная плотность центральных областей". На самом деле она понижена относительно некоторого предполагаемого острого распределения. Хотя в центре плотность ТМ все же максимальна. Но не так, как ожидалось Нектом.

23
viktorchibis84 · 30-10-2020

Teddy, с излучением я пожалуй соглашусь. С плазменным ветром тоже могут быть варианты, всё-таки он давит и туда, и сюда (здесь Ваше дополнительное мнение могло бы быть полезным). Хотя мнение, что зажигание первых звезд тормозит процесс конгломерации материи в центре, и предотвращает всеобщий коллапс материи галактики, - довольно распространенное.
А вот насчет скорости лёгких и тяжелых частиц БМ я говорил прежде всего не о их падении в центр, а об увлечении барионки вращающейся ТМ. А здесь масса, согласитесь, имеет значение, на этом работают все сепараторы и центрифуги.
В отношении потери скорости при формировании более тяжелых частиц Барионной материи из протоплазмы, как раз должен работать Ваш аргумент о потере энергии на излучение.
Есть правда ещё один элемент, предотвращающий коллапс ТМ в центр галактики – это небольшой избыток нескомпенсированного положительного эл. заряда у определенного количества частиц ТМ (порядка 6%), но это уже чисто по KST.
А вот опережающее вращение ТМ с более высокой угловой скоростью, по сравнению с БМ, мне представляется рациональным элементом модели, заслуживающим внимания.

24
Teddy84 · 30-10-2020

Не очень понятен механизм увлечения барионки быстрее вращающейся ТМ (хотя уже экзотики модели хватает).

25
viktorchibis84 · 30-10-2020

Ну вроде эффекта Лензе-Тирринга, только наоборот. Масса ТМ-то больше, и её никто не тормозит. Вот она и задаёт темп вращения.
В пользу данного механизма говорит и тот факт, что рукава спиральных галактик закручиваются вперед «рогами». Их увлекает вращающаяся ТМ, имеющая более высокую скорость вращения.
Вообще на заре образования спиральных галактик (СГ), а я думаю, что этот этап должен быть более-менее локализован по времени, надо поискать молодые СГ (только что образовавшиеся из эллиптических галактик). По предложенной модели у них должен быть только главный рукав (в продолжение перемычки), причём прямолинейной формы. И только со временем, под воздействием более быстро вращающейся ТМ, этот рукав загибается в спираль и от него отделяются опережающие и запаздывающие вторичные рукава. Хорошая дополнительная задачка для телескопа Джеймса Уэбба.

26
Teddy84 · 30-10-2020

Тм с барионкой только гравитационно взаимодействуют. Как ТМ может увлекать барионку? Факт движения никак не влияет на гравитационную силу. Только распределение масс ТМ. А оно в общем-то симметрично.

27
viktorchibis84 · 31-10-2020

Teddy (26) – «как увлекать»? А гравитационный маневр – это разве не дополнительная сила, передающаяся гравитационно? Безусловно, при этом происходит и обратное воздействие (перераспределение масс в пространстве). Так вот, если мимо планеты летит флотилия КА с суммарной массой в 6-ть раз больше массы планеты, разве это не скажется на орбите планеты? Конечно скажется. Грубо говоря, она полетит с ними.

28
viktorchibis84 · 31-10-2020

Дополнение к ком. 27.
Получается аналог сильного ветра, сдувающего предметы, или течения воды, увлекающего песчинки и взвесь. Только вместо динамического контактного воздействия работают гравитационные связи. Вернее, ЧЕРЕДА гравитационных связей с пролетающими мимо более мелкими массами.
Учитывая вышесказанное, можно добавить пару слов «поперек» ОТО. Вот при вращении абсолютно сферического и однородного массивного тела с какой стати должны происходить какие-то изменения в Эйнштейновском искривлении окружающего пространства? А ведь по эффекту Лензе-Тирринга (установленному экспериментально) окружающее пространство (ИСО, прости господи) тоже начинает вращаться и увлекать окружающие тела. Не буду ругать эту модель (в приличном обществе это не принято), скажу только, что модель передачи взаимодействия посредствам цепочек корпускул выглядит здесь гораздо предпочтительнее (цепочки в массивном теле прикреплены к зарядам, а они крутятся и тянут (или отталкивают) окружающие тела на другом конце цепочек. Всё очень просто, эффективно и красиво.

29
Teddy84 · 31-10-2020

Не получается гравитационный разгон при большом количестве взаимодействующих частиц. В среднем эффект нулевой - сколько разгонов, столько же торможений. Это при отстутствии переработки кинетической энергии во внутреннюю (тепло, излучение или ещё куда), а этого нет во взаимодействии ТМ и барионки.
Работа по замкнутому контуру в поле консервативных сил равна нулю.

30
viktorchibis84 · 31-10-2020

Teddy, давайте уточним понятия «разгон» (Ваш термин) и «увлечение» (мой термин). Если центральный объект ЧД (сингулярность) вращается и увлекает пространство = ИСО (оно тоже начинает вращаться), в результате этого некий объект, находящийся в этом пространстве тоже начинает двигаться по некой орбите, то это что – «разгон» или «увлечение»? И это всё осуществляется благодаря только силам гравитационного взаимодействия, в результате чего одна кинетическая энергия вращения перерабатывается в другую кинетическую энергию вращения (без всякого тепла, излучения, и др.).
Берем другой пример. В какой-то звездной системе есть планета. Мимо проносится откуда-то прилетевшая странствующая звезда. Она гравитационно увлечет эту планету (повлияет на её скорость и орбиту)? Конечно повлияет.
Так почему эта схема не может работать наоборот? Когда есть, условно говоря, бесконечный поток частиц, в этот поток попала более крупная песчинка (динамически не взаимодействующая с частицами потока – все они пролетают мимо), разве поток этих частиц своими гравитационными импульсами не увлекут эту песчинку? Ведь песчинка будет постоянно падать в проносящиеся мимо гравитационные ямки (упасть то легко), а затем выкарабкиваться из этих ямок (а выкарабкиваться то гораздо тяжелее). А ещё все ямки связаны между собой гравитационно, сеть такая, причем инородная, ухватиться за которую и порвать не представляется возможным.
Это я всё пытался рассуждать в терминах ОТО (официальной науки). Но всё начинает выглядеть гораздо проще, если перейти к KST-модели взаимодействия посредствам цепочек корпускул. В данной модели образовать цепочку притяжения гораздо проще, чем разорвать её (попробуйте на двух магнитах). А с цепочками отталкивания наоборот, они «соскальзывают» друг с друга. В результате песчинка в потоке (не важно она движется, или окружающая среда относительно её движется) получает асимметричные по величине импульсы в разных направлениях, и начинает увлекаться потоком.
Точно так же, кстати, работает и механизм (KST-модель) роста инерционной массы тел при увеличении скорости до релятивистских. Только там роль сети частичек окружающей среды играет сеть слабосвязанных между собой квадрупольных корпускул пространства. Цепочки корпускул, прикрепленные к зарядам тела (волосы) постоянно цепляются (и отцепляются) за статические корпускулы окружающего пространства, представляющие сеть. При малых скоростях импульсы от этих сцепок-расцепок по разным направлениям уравновешиваются. Но стоит скорости тела приблизиться к релятивистским, как симметрия импульсов от взаимодействия с пространством нарушается по причине того, что за время действия каждого импульса (квант действия) тело успевает переместиться на некий квант расстояния. В результате плотность распределения волос (их топология) смещается назад (в сторону противоположную движению). Это приводит к возникновению тормозящей силы, что интерпретируется, как рост инерционной массы тела.

31
Teddy84 · 02-11-2020

Эффект Линзе Тирринга - увлечение, но это другой эффект, с другими механизмами.
Пролетающая звезда повлияет на планету, но вовсе не разгонит, а слегка её затормозит.
Частицы, пролетающие в попутном направлении с внешней стороны (дальше от Солнца) будут тормозить планету, а с внутренней стороны - разгонять, если они будут иметь скорость больше, чем планета.
Кстати, а почему ТМ имеет большую орбитальную скорость, чем планета? От массы скорость не зависит. Она зависит от радиуса и массы Солнца.

32
viktorchibis84 · 02-11-2020

Teddy, я на этот вопрос ответил в ком. 6. Поясню отдельные моменты. В KST при лопаньи двух сопряженных бубликов сингулярности наружу вырывается магнитное поле, образующее две вселенные на двух полюсах. Но если этот процесс рассмотреть динамически, то он содержит элемент разворачивания бубликов в прямолинейный магнит. Соответственно топология магнитное поле будет тоже разворачиваться. Это придаст закрутку образующимся симпльным мегаоблакам двух вселенных.
Далее в этих мегаоблаках на неоднородностях начинают кучковаться облака будущих галактик. При этом облака начинают вращаться, из-за разной тангенциальной скорости с двух противоположных сторон облака. Соответственно внешние области облака имеют большую скорость, внутренние медленнее.
Первоначально вся плазма какой-то одной области облака вращается с одной скоростью (и частицы ТМ, и частицы, из которых образуется БМ). Частицы ТМ, не участвуя ни в каких трансформациях и других видах взаимодействия кроме гравитационного, свою скорость не меняют. А вот частицы БМ вступают в активное взаимодействие, укрупнение (образование реликтовых нейтронов), первичный нуклеосинтез, рекомбинацию и др. При этом они существенно теряют свою энергию в основном на излучение и соответственно скорость. В результате Темная материя, имеющая к тому же суммарно значительно большую массу, начинает играть роль паровоза, таща за собой барионку и сепарируя её по массе объектов, как в центрифуге.
Такой же механизм потом срабатывает и при образовании звездно-планетных систем.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!