Возможно астрономы «наткнулись» на темную энергию. Главные новости за 17 сентября

Барионная материя (протоны, нейтроны, электроны — то, что можно увидеть и потрогать) составляет лишь небольшую часть Вселенной — около 5% массы. Около 27% массы Вселенной приходится на темную материю. Она не взаимодействует с барионной в электромагнитном диапазоне. Ее можно «заметить» только по гравитационному воздействию. Но астрономы, работающие над проектом XENON1T, предположили, что при взаимодействии темной материи с обычной — барионной — могут возникать характерные вспышки. И примерно год назад предсказанные вспышки были обнаружены. Но объяснить их с помощью сегодняшних теорий теории темной материи, так и не удалось. В новой работе астрономы предложили другое объяснение: возможно вспышки вызваны воздействием темной энергии. На нее приходится почти 70% массы Вселенной и она ответственна за ее ускоренное расширение. То, что удалось зарегистрировать взаимодействие темной энергии с барионной материей, — пока только гипотеза, но исследования в этом направлении идут полным ходом. Кроме проекта XENON1T, есть и другие исследовательские программы поиска темной энергии — LUX-Zeplin и PandaX-xT. 

Галактики состоят из барионной материи. Но согласно теоретическим расчетам, ветры, порождаемые взрывами звезд, выносят из галактик в межгалактическое пространство 80% галактического вещества. В межгалактическом пространстве эту материю крайне трудно наблюдать. Международная команда астрономов с помощью Очень большого телескопа (Very Large Telescope) составила карту ветров галактики Gal1. Это удалось из-за очень удобных условий наблюдения. Ветер выносит барионную материю из галактики Gal1, но ее поглощает соседняя туманность (межзвездное скопление пыли и газа).  Активный обмен веществом между галактикой и туманностью и позволил ученым составить карту ветров. Астрономы впервые наблюдали формирование туманности, которая излучает и поглощает магний — один из «потерянных» элементов барионной материи. Теоретическая оценка подтвердилась: примерно 80% барионной материи находится вне галактик. 

Поиски темной материи напрямую связаны с гравитационными волнами. Можно сказать, что темная материая «излучает» только в гравитационном диапазоне. Гравитационные волны были обнаружены в рамках проекта LIGO в 2015 году (Нобелевская премия 2017 года). Регистрировать гравитационные волны крайне трудно. Но в исследовании, проведенном Борисом Гончаровым и Райаном Шенноном из Технологического университета Суинберна, Австралия регистрировались не сами волны, а влияние гравитационного фона на излучение радиопульсаров. Пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звезды. Они излучают короткими мощными импульсами. В исследовании использовались данные наблюдений радиопульсаров в эксперименте Parkes Pulsar Timing Array. Как показали ученые, фон гравитационных волн задерживает время прихода импульсов примерно на одинаковую величину для всех наблюдаемых пульсаров. Время прихода импульсов действительно показывает отклонения, ожидаемые от гравитационных волн. И мы можем, если не потрогать гравитационные волны, то увидеть их тень на радиоволне пульсара. Одним из следствий этого открытия может стать обнаружение гравитационных волн, образующихся при столкновении сверхмассивных черных дыр. При таких катастрофах по всей Вселенной расходится рябь пространства-времени.    

Но слияние черных дыр можно увидеть и в электромагнитном диапазоне. Это — гигантское световое шоу. Сами черные дыры ничего не излучают. Но если черная дыра вращается, вокруг нее образуется яркий аккреционный диск — светится захваченная черной дырой барионная материя. Тамара Богданович с коллегами из Университета Джорджии показала, как будет меняться излучение аккреционных дисков и общая светимость двойной системы при сближении и слиянии двух черных дыр. Астрономы даже наметили подходящий объект, который может оказаться двумя близкими к слиянию черными дырами: это блазар OJ 287, чья светимость меняется каждые 12 лет.