Скрытые массы, или темное вещество. Часть 1

Темная материя проявляется только благодаря создаваемому ей тяготению, и именно по своему гравитационному эффекту она и была впервые обнаружена (точнее, заподозрено ее существование) еще в 1930-е гг. Ф. Цвикки, который изучал кинематику и динамику богатого скопления галактик в созвездии Кома (или Волосы Вероники). Галактики в этом скоплении движутся со скоростями около тысячи километров в секунду, и при таких скоростях удержать их в наблюдаемом объеме скопления можно лишь при условии, что полная масса скопления раз в десять больше суммарной массы составляющих его галактик. Анализ ротационных кривых галактик по современным данным (см., например, [123]) и наблюдений со спутника ROSAT [231,265] показывает, что космическая плотность барионного вещества (средняя по всему наблюдаемому объему мира) на порядок меньше величины меньше плотности темного вещества:

(1.54)

Здесь h — постоянная Хаббла, деленная на 100 км/(с-Мпк). Плотность — это то, что как раз лучше всего известно об этой компоненте космической среды. Плотность темной материи (в единицах критической плотности) довольно надежно измерена:

(1.55)

Темное вещество не излучает ни света, ни других электромагнитных волн, и вообще практически не взаимодействует с электромагнитным излучением. В нашей Галактике темного вещества приблизительно в 10 раз больше, чем светящегося вещества звезд. Оно образует обширную невидимую корону, или гало, вокруг звездного диска Млечного Пути. Подобные темные гало имеются, по-видимому, у всех достаточно массивных изолированных галактик. Темное вещество содержится также в группах галактик и в самых

больших космических системах — скоплениях и сверхскоплениях галактик. Как и в нашей Галактике, темное вещество составляет до 90%, а иногда и более, полной массы всех этих систем.

По данным экспериментов СОВЕ и WMAP, возможный спектр флуктуации плотности реликтового излучения может быть объяснен наличием смешанного состава темной материи (например, 30 % горячей и 70 % холодной [90]).

Холодная скрытая масса Метагалактики или, как чаще в последнее время говорят, темное вещество является нерелятивистской, холодной средой, давление которой много меньше плотности ее энергии, так что ее уравнение состояния есть просто pD = 0.

Важность проблемы темного вещества очевидна, но не менее очевидна и ее чрезвычайная сложность. До сих пор не известна физическая природа носителей темного вещества; обсуждается очень широкий диапазон возможностей — от элементарных частиц (то, что называется небарионной темной материей, так как должно состоять не из обычного вещества — барионов вместе с соответствующим количеством электронов) до барионной темной материи — несветящихся масс обычного вещества. Массы кандидатов на эту роль различаются, таким образом, на добрых 60 порядков величины, — такова реальная численная мера имеющейся в настоящее время неопределенности в этом вопросе.

 

Другие части:

Скрытые массы, или темное вещество. Часть 1

Скрытые массы, или темное вещество. Часть 2

Скрытые массы, или темное вещество. Часть 3

Скрытые массы, или темное вещество. Часть 4