Далечни предцисовремените жители на планетата Земја веруваа дека тоа е најголемиот објект во универзумот, а малото Сонце и Месечината се вртат околу него на небото од ден на ден. Најмалите формации во вселената им изгледале како ѕвезди, кои биле споредувани со ситни светлечки точки прикачени на сводот. Поминаа векови, а погледите на човекот за структурата на Универзумот драстично се променија. Значи, што ќе одговорат сега современите научници на прашањето што е најголемото вселенски објект?
Возраст и структура на универзумот
Според најновите научни податоци, нашиот Универзум постои околу 14 милијарди години, тоа е периодот во кој се пресметува неговата старост. Откако го започна своето постоење во точка на космичка сингуларност, каде што густината на материјата беше неверојатно висока, таа, постојано се шири, ја достигна својата сегашна состојба. Денес, се верува дека Универзумот е изграден од само 4,9% од обичната и позната материја од која се составени сите астрономски објекти видливи и воочени со инструменти.
Претходно, истражување на просторот и движењето небесни тела, античките астрономи имаа можност да се потпрат само на сопствените набљудувања, користејќи само едноставни мерни инструменти. Современите научници, со цел да ја разберат структурата и големината на различните формации во Универзумот, имаат вештачки сателити, опсерватории, ласери и радио телескопи, најсофистицирани сензори во дизајнот. На прв поглед се чини дека со помош на научни достигнувања воопшто не е тешко да се одговори на прашањето кој е најголемиот вселенски објект. Сепак, ова воопшто не е толку лесно како што изгледа.
Каде има многу вода?
Според кои параметри треба да судиме: по големина, тежина или количина? На пример, најголемиот облак од вода во вселената е откриен од нас на растојание што светлината го поминува за 12 милијарди години. Вкупната количина на оваа супстанца во форма на пареа во даден регион на Универзумот ги надминува сите резерви океаните на земјата 140 трилиони пати. Таму има 4 илјади пати повеќе водена пареа отколку што е содржана во целата наша галаксија, наречена Млечен Пат. Научниците веруваат дека ова е најстарото јато, формирано долго пред времињата кога нашата Земја како планета му се појавила на светот од сончевата маглина. Овој објект, со право класифициран како еден од џиновите на универзумот, се појавил речиси веднаш по неговото раѓање, само по милијарда години или можеби малку повеќе.
Каде е концентрирана најголемата маса?
Се верува дека водата е најстариот и најзастапен елемент не само на планетата Земја, туку и во длабочините на вселената. Значи, кој е најголемиот вселенски објект? Каде има најмногу вода и други материи? Но, не е така. Споменатиот облак на пареа постои само затоа што е концентриран околу обдарен со огромна маса Црна дупкаи се држи со силата на неговото привлекување. Гравитационото поле во близина на таквите тела се покажува дека е толку силно што ниту еден предмет не може да ги напушти своите граници, дури и ако се движи со брзина на светлината. Ваквите „дупки“ во Универзумот се нарекуваат црни токму затоа што светлосните кванти не се способни да ја надминат хипотетичката линија наречена хоризонт на настани. Затоа, тие не можат да се видат, но огромна маса од овие формации постојано се чувствува. Големините на црните дупки, чисто теоретски, можеби не се многу големи поради нивната фантастична густина. Во исто време, неверојатна маса е концентрирана во мала точка во вселената, па оттука, според законите на физиката, се јавува гравитацијата.
Најблиските црни дупки до нас
Нашиот роден Млечен Пат е класифициран од страна на научниците како спирална галаксија. Дури и старите Римјани го нарекувале „млечен пат“, бидејќи од нашата планета има соодветен изглед на бела маглина, распослана на небото во црнилата на ноќта. А Грците смислија цела легенда за појавата на овој кластер ѕвезди, каде што претставува прскање млеко од градите на божицата Хера.
Како и многу други галаксии, црната дупка во центарот на Млечниот Пат е супермасивна формација. Тие го нарекуваат „Стрелец А-ѕвезда“. Ова е вистинско чудовиште кое буквално проголтува сè околу себе со сопственото гравитационо поле, акумулирајќи во своите граници огромни маси на материја, чија количина постојано се зголемува. Но, блискиот регион, токму поради постоењето на посочената повлекувачка инка во него, се покажува како многу поволно место за појава на нови ѕвездени формации.
Локалната група, заедно со нашата, ја вклучува и галаксијата Андромеда, која е најблиску до Млечниот Пат. Припаѓа и на спиралата, но неколку пати поголема и вклучува околу трилион ѕвезди. За прв пат во пишани извориантички астрономи, беше споменато во делата на персискиот научник Ас-Суфи, кој живеел пред повеќе од илјада години. Оваа огромна формација на споменатиот астроном му се појавила како мал облак. Токму поради нејзиното појавување од Земјата, галаксијата често се нарекува и маглина Андромеда.
Дури и многу подоцна, научниците не можеа да ги замислат размерите и големината на овој кластер од ѕвезди. Долго време тие ја обдаруваа оваа космичка формација со компаративно мали по големина. Растојанието до Галаксијата Андромеда исто така беше значително минимизирано, иако всушност растојанието до него е, според модерната наука, растојанието што дури и светлината го поминува во период од повеќе од две илјади години.
Супергалаксија и галаксиски јата
Најмногу голем објектво вселената може да се смета за хипотетичка супергалаксија. Изнесени се теории за неговото постоење, но физичката космологија на нашето време смета дека формирањето на такво астрономско јато е неверојатно поради неможноста гравитационите и другите сили да го држат како единствена целина. Сепак, постои суперјато од галаксии, а денес таквите објекти се сметаат за сосема реални.
Светла точка на небото, но не и ѕвезда
Продолжувајќи со потрагата по нешто извонредно во вселената, сега да го поставиме прашањето поинаку: што е најмногу голема ѕвездана небото? И повторно нема веднаш да најдеме соодветен одговор. Има многу забележливи предмети кои може да се идентификуваат со голо око во прекрасна јасна ноќ. Една од нив е Венера. Оваа точка на небото е можеби посветла од сите други. Во однос на интензитетот на сјајот, тој е неколку пати поголем од планетите блиски до нас, Марс и Јупитер. Тој е втор по осветленост само по Месечината.
Сепак, Венера воопшто не е ѕвезда. Но, на старите им било многу тешко да забележат таква разлика. Со голо око, тешко е да се направи разлика помеѓу ѕвезди кои сами горат и планети кои светат со рефлектирани зраци. Но, дури и во древни времињаНа пример, грчките астрономи ја разбрале разликата помеѓу овие објекти. Тие ги нарекоа планетите „ѕвезди скитници“ бидејќи со текот на времето се движеа по траектории слични на јамка, за разлика од повеќето ноќни небесни убавини.
Не е чудно што Венера се издвојува меѓу другите објекти, бидејќи е втора планета од Сонцето и најблиску до Земјата. Сега научниците открија дека самото небо на Венера е целосно покриено со дебели облаци и има агресивна атмосфера. Сето ова совршено се одразува сончеви зраци, што ја објаснува осветленоста на овој објект.
Ѕвезден џин
Најголемата ѕвезда откриена од астрономите досега е 2100 пати поголема од Сонцето. Емитира темноцрвен сјај и се наоѓа во Овој објект се наоѓа на растојание од четири илјади светлосни години од нас. Експертите го нарекуваат VY Canis Majoris.
Но, ѕвездата е голема само по големина. Истражувањата покажуваат дека нејзината густина е всушност занемарлива, а нејзината маса е само 17 пати поголема од тежината на нашата ѕвезда. Но, својствата на овој објект предизвикуваат жестока дебата во научните кругови. Се верува дека ѕвездата се шири, но ја губи светлината со текот на времето. Многу експерти исто така изразуваат мислење дека огромната големина на објектот, всушност, на некој начин само изгледа така. Оптичка илузијасе јавува поради маглината што ги обвива вистинските форми на ѕвездата.
Мистериозни вселенски објекти
Што е квазар во вселената? Ваквите астрономски објекти се покажаа како голема загатка за научниците од минатиот век. Овие се многу светли извори на светлина и радио емисија со релативно мали аголни димензии. Но, и покрај ова, со својот сјај тие ги надминуваат цели галаксии. Но која е причината? Се претпоставува дека овие објекти содржат супермасивни црни дупки опкружени со огромни гасни облаци. Џиновски потопија апсорбираат материјата од вселената, поради што постојано ја зголемуваат својата маса. Таквото повлекување доведува до моќен сјај и, како последица на тоа, до огромна осветленост што произлегува од сопирањето и последователното загревање на облакот за гас. Се верува дека масата на таквите објекти ја надминува сончевата маса милијарди пати.
Постојат многу хипотези за овие неверојатни објекти. Некои веруваат дека тоа се јадрата на младите галаксии. Но, она што изгледа најинтригантно е претпоставката дека квазарите повеќе не постојат во Универзумот. Факт е дека сјајот што копнените астрономи можат да го забележат денес стигна и до нашата планета долг период. Се верува дека најблискиот квазар до нас се наоѓа на растојание кое светлината мораше да го помине над илјада милиони години. Ова значи дека на Земјата е можно да се видат само „духови“ од оние објекти што постоеле во длабоката вселена во неверојатно далечни времиња. И тогаш нашиот универзум беше многу помлад.
Темна материја
Но, ова не е сите тајни што ги чува огромниот простор. Уште помистериозна е неговата „темна“ страна. Како што веќе беше споменато, има многу малку обична материја наречена барионска материја во Универзумот. Поголемиот дел од неговата маса се состои, како што во моментов се сугерира, од темна енергија. А 26,8% е окупирана од темната материја. Таквите честички не се предмет на физичките закони, што ги прави премногу тешки за откривање.
Оваа хипотеза сè уште не е целосно потврдена со ригорозни научни податоци, но се појави во обид да се објаснат екстремно чудните астрономски феномени поврзани со ѕвездената гравитација и еволуцијата на Универзумот. Сето ова останува да се види само во иднина.
Откриена пред неколку години, VIRGOHI21 се чини дека е првата откриена „темна галаксија“, која се состои од темна материја.
Откриен во 2000 година во соѕвездието Девица, на оддалеченост од околу 50 милиони светлосни години од нас, објектот VIRGOHI21 го привлекува вниманието на астрономите. Научниците најпрво се посомневаа додека ја проучуваа формата на необичната блиска спирална галаксија NGC 4254. Вртеливиот гас и искривената рака на галаксијата се знаци за џиновски космички судир предизвикан од масивен (до 100 милијарди соларни маси) објект што поминал покрај NGC 4254 во последните 100 милиони години. Сепак, астрономите не беа во можност да откријат ниту еден видлив втор учесник во судирот со соодветна маса.
Карта на Dark Galaxy VIRGOHI21
Таков голем објектсигурно би биле видливи не само со астрономски лаборатории, туку и со едноставни модерни аматерски телескопи. Сепак, нема галаксија на саканата локација; Покрај тоа, таму воопшто не се наоѓаат ѕвезди. Веќе неколку години се изнесуваат, тестирани и отфрлани различни објаснувања за набљудуваниот феномен.
Блиската галаксија NGC 4254 е очигледно под влијание на VIRGOHI21: еден од нејзините краци е деформиран
Првата публикација за набљудувањето на VIRGOHI21, која се појави пред неколку години, предизвика многу скептични прегледи, а астрономите мораа да ги спроведат сите можни тестови, обидувајќи се да детектираат ѕвезди во оваа „темна галаксија“. Меѓународен тим на астрономи предводен од Роберт Минчин направил внимателни набљудувања на мистериозен објект, комбинирајќи ги податоците собрани од радио телескопот Вестерборк (WSRT) и орбитирачката опсерваторија Хабл. Сепак, најновите набљудувања потврдуваат дека нема ѕвезди во масивните VIRGOHI21, а обичната материја (најчесто неутрален водород) сочинува максимум 0,2% од нејзината маса.
Се чини дека научниците конечно успеаја експериментално да докажат постоење на масивни акумулации на темна материја, кои се вклучени во теоретскиот стандарден модел на Универзумот. Според него, обичната материја сочинува околу 5% од масата на Универзумот, додека темната материја сочинува околу 25% (остатокот е вакуумска енергија). Со привлекување на обичната материја, темната материја би можела да придонесе за формирање на галаксии, а „темните галаксии“ би можеле да станат обични сателити на обичната материја, вклучувајќи ја и нашата.
Покрај тоа, неодамна беше откриена темната материја околу џиновски судир на неколку галаксии: „Темниот прстен“. Постојат и други докази за постоењето на темната материја: „Уверливи докази“.
http://www.popmech.ru/part/?articleid=2286&rubricid=3
Сателитска галаксија Девица I
Меѓународен тим на астрономи предводен од Даисуке Хома од Астрономскиот институт на Универзитетот Тохоку (Јапонија) откри објект што го придружува Млечниот Пат на неговиот пат низ Универзумот (забелешка: нашата галаксија, заедно со соседните Андромеда и Триангулум, форма Локална група, кој се движи синхроно во непознат правец, веројатно под влијание на некој супермасивен објект).
Откритието е класифицирано како џуџеста сфероидна галаксија Девица I. Неговата големина е само 248 светлосни години во дијаметар, а оддалеченоста од Сонцето е 280.000 светлосни години. 
Локална група
Иако насоката на движење на Локалната група не е позната, можеме да ги проучуваме нашите мали придружници - џуџести сфероидни галаксии (dSph), кои ја придружуваат Локалната група во нејзиното движење. Проучувањето на овие галаксии ни овозможува подобро да ја разбереме природата на гравитацијата и суштината на темната материја, која веројатно ги држи овие галаксии заедно.
Во близина млечен патВеќе се откриени околу 50 сателитски галаксии, а околу 40 од нив се слаби, односно главно составени од темна материја. Овие 40 галаксии припаѓаат на класата на џуџести сфероидни галаксии.
Сателитски галаксии на Млечниот Пат, вклучувајќи ја и галаксијата Девица I, сините квадрати укажуваат на LMC и MMC, забележани од нашите предци уште во праисторијата
Откритието на јапонските астрономи, Девица I, е една од најтемните галаксии откриени досега. Тоа значи дека уделот на темната материја во неа е многу голем. Всушност, овој факт објаснува зошто оваа галаксијадосега не можеше да се забележи.
По таквото откритие, научниците веруваат дека нашиот Млечен пат може да има многу повеќе повеќе сателитиотколку што очекувавме. Бројот на галаксии околу нас, речиси невидливи за нашите очи, кои се состојат главно од темна материја, може да биде многу голем. Можеби околу нас стотицитакви галаксии.
Откривањето на голема темна галаксија веднаш до нас е клучот за решавање на проблемот со исчезнатите сателити. Всушност, врз основа на нумеричко космолошко моделирање, темната материја во Универзумот треба да биде распоредена во хиерархиско јато, што ќе доведе до галактички ореоли со помали и помали големини. Сепак, вистинските набљудувања од астрономите ни даваат поинаква слика од онаа што предвидува теоријата. Според набљудувањата, во вселената има сосема доволен број галаксии нормална големиназа предвидената распределба математички модел, но очигледно не е доволно џуџести галаксии. Бројот на џуџести галаксии што ги набљудуваме е приближно по ред на големинапомалку од очекуваното. Погледнете ја пресметката на Анатолиј Клипин и Андреј Кравцов од Државниот универзитетНово Мексико (САД) со колегите.
Дигитален фотоапарат Hyper Suprime-Cam во споредба со мало девојче високо 158 cm
Vitro I е една од најтемните галаксии пронајдени досега. Она што е одлично за ова откритие е тоа што дава причина за надеж за откривање на други џуџести сфероидни галаксии во близина на Млечниот Пат, од кои би требало да има околу 500. Можеби во блиска иднина ќе се најдат многу такви предмети. Нивната маса и локација ќе ни овозможат подобро да разбереме како темната материја е распоредена во Универзумот. Особено, во близина на нашата Галакси. Како е формиран Млечниот пат и каква е улогата на темната материја во ова.
Неверојатната работа за модерната наука е тоа што е речиси во поголема мераНив ги интересираат оние појави и појави кои досега постојат само во хипотези, а не оние кои се реални и се набљудувани долго време. Во однос на проучувањето на вселената, овој пристап е најчест и е особено евидентен при разгледувањето на проблемот со темните галаксии.
Темната страна на универзумот
Хипотезата за постоењето на темни галаксии се заснова на препознавање на постоењето во Универзумот на супстанца спротивна на материјата, материја - антиматерија, темна материја. Самата темна материја е дадена и не треба доказ - обичните галаксии и ѕвездени системи, вклучувајќи го и нашиот Сончев систем, се состојат и од материја и од антиматерија. Но, набљудуваните галаксии, во кои има огромен број ѕвезди, имаат значителен дел од материја во нивниот „состав“ (космичка прашина, астероиди 
, планети и нивните сателити, ѕвезди). Би било логично да се претпостави дека има галаксии во кои односот на материјата и антиматеријата е различен и во нив има многу повеќе темна материја отколку самата материја.
Се разбира, таквата претпоставка се појави, таа се оформи во хипотезата за темни галаксии, која формулираше дека темните галаксии се галаксии во кои содржината на антиматерија 
ја надминува содржината на материјата, има многу малку ѕвезди присутни или воопшто нема. Згора на тоа, структурните врски во таквите галаксии на некој начин, сè уште непознат за науката, се формирани од темната материја. Официјални доказиСè уште нема темни галаксии, но овој проблем е сериозен предмет научно истражување, бидејќи има индиректни знаци на темни галаксии. Факт е дека галаксиите се движат во Универзумот и често влијаат една на друга со своите гравитациони полиња, предизвикувајќи нејзините ѕвезди да се движат. И има неколку случаи кога движењата на ѕвездите, карактеристични за влијанието на гравитацијата на друга галаксија, се евидентни, но ниту една друга галаксија не е видлива во близина. Можеби темните галаксии го имаат овој ефект. Но, постојат директно спротивни мислења за тоа колку темни галаксии може да има: од претпоставката дека има дваесет пати темни галаксии помалку галаксииобичните, до верзијата дека има сто пати повеќе темни галаксии од „нормалните“ галаксии.
Претендент: Јадрото на невидливата галаксија
Постојат неколку кандидати кои треба да се сметаат за потврда на хипотезата за темната галаксија; може да се издвојат три од нив. Предмет под кодно име HE0450-2958, што е квазар со необјаснети карактеристики. Квазар е името дадено на јадрото на галаксијата, кое се карактеризира со невообичаено светол сјај, кој по својот интензитет може да ја надмине вкупната осветленост на сите ѕвезди во многу галаксии. Значи, овој квазар ги исполнува сите услови за јадрото на галаксијата, освен една - не е откриена галаксија во нејзина близина. Галактичкото јадро е присутно, но самата галаксија не може да се открие.
Секако, овој феномен многу ги инспирираше поддржувачите на хипотезата за темната галаксија - според нивното мислење, постои галаксија околу квазарот, таа само се состои претежно од темна материја. 
, затоа не може да се открие. Стана и алтернативни мислења, од кои најразумно е дека галаксијата всушност постои, само поради влијанието на блиската црна дупка таа е толку мала што не е видлива од Земјата поради силниот сјај на сопственото јадро, квазарот. Сепак, во моментов, оваа верзија сè уште не е потврдена со набљудувачки податоци: воопшто не се пронајдени знаци на „нормална галаксија“, што е сомнително дури и ако се земе предвид факторот на црна дупка.
Девица предизвикувач
Вториот претендент, што го носи „името“ VIRGOHI21, е уште помистериозен од првиот претендент за честа да стане потврдена темна галаксија. Во тој случај, барем има видлив феномен, квазар, но овде вообичаено е да се зборува само за „објект“ во соѕвездието Девица. Пред неколку години, при набљудување на една од галаксиите на ова соѕвездие, беа откриени несомнени траги на активно гравитационо влијание врз оваа галаксија, а некои научници дури и изразија мислење за судир на галаксии. Но, научниците не можеа да видат ниту една втора галаксија во оваа област, која се наоѓа на растојание од 50 милиони светлосни години од Земјата.
Судејќи според изреченото видлива галаксијавлијанија, објектот што го имал ова влијание мора да биде галаксија, а нивната интеракција трае најмалку сто милиони години. Меѓутоа, на местото каде што хипотетички се наоѓа овој објект, дури и со употреба на најмодерни и најмоќни телескопи, тие сè уште не можат да забележат ниту една видлива ѕвезда. Единствената опција што можат да ја понудат противниците на идејата за постоење на темни галаксии е прилично хаотична претпоставка дека објектот VIRGOHI21 може да биде еден вид „парче“ од антиматерија, кое поради некоја причина е формирано на раните фазиисторија на Универзумот и оттогаш патува низ неговите пространства.
Претендент: Џуџеста галаксија
Честа да се биде наречен трет претендент за правото да се биде темна галаксија ѝ припаѓа на џуџеста галаксија, која е сателит на Млечниот Пат и означена како Segue 1. Во времето на првичното откривање на оваа галаксија, во 2008 г. имаше мислење дека тоа воопшто не е галаксија, туку едноставно случаен кластер на ѕвезди, некако „испадна“ од Млечниот Пат. Бидејќи беа откриени само околу илјада видливи ѕвезди, што е неверојатно мало за „нормална“ галаксија. Но, откако беа добиени податоци за масата на Segue 1 и брзината на движење на ѕвездите во него, првите срамежливи разговори дека можеби ова е темна галаксија станаа многу посигурни.
Факт е дека масата на наводно џуџестата галаксија е 3400 пати поголема од максималната маса што според пресметките би требало да ја имаат видливите ѕвезди сместени во неа. Што се однесува до движењето на овие ѕвезди, ако има само илјада од истите ѕвезди во даден регион на Универзумот, тогаш сите тие би се движеле во однос на Млечниот Пат со приближно еднаква брзина 209 километри во секунда. Но различни ѕвезди Segue 1 има различни брзини, кои се движат од 194 километри во секунда до 224 километри во секунда. Ова значи дека има огромно количество „нешто“ во предметната галаксија што им дава различни брзини на различни ѕвезди. Многу е веројатно дека ова „нешто“ е темна материја, во кој случај Segue 1 е темна галаксија.
Александар Бабитски
Темната материја не е само мистерија, туку и клуч за решавање на некои проблеми. И покрај фактот дека на астрономите им требаше доста време да го разберат важна улогатемната материја во универзумот, јас лично го сфатив ова многу брзо. Во 1978 година, на Универзитетот во Калифорнија во Беркли, во мојот прв постдипломски проект, ги утврдив орбиталните брзини на џиновските молекуларни облаци кои формираат ѕвезди во надворешниот диск на нашата Галаксија. Откако го развив најточниот метод за мерење на овие брзини, почнав да ги исцртувам резултатите (рачно на милиметарска хартија!) во заедничката просторија на одделот за астрономија. Во тој момент во собата се наоѓале уште двајца галактички специјалисти - Френк Шу и Иван Кинг. Тие гледаа како јас ги цртам брзините на надворешните облаци, а добиената шема ни покажа дека Галаксијата е многу богата со темна материја, особено во надворешните региони. Седевме и размислувавме за природата на темната материја, но сите идеи што ни дојдоа на ум се покажаа како погрешни.
ГАЛАКТИЧКИ ГОНГ ШОУ
Дискот на Галаксијата е искривен, а астрономите веруваат дека тоа не е постојано искривување, туку бавно движење, како вибрациите на гонг или кожата на барабанот. Авторот смета дека причината за осцилацијата на дискот е изобличувањето на обликот на темниот ореол на Галаксијата, предизвикано од влијанието на неговите два мали сателити
Оваа студија, меѓу многу други дела во 1970-тите и 80-тите, ги убедила астрономите дека темната материја - мистериозна супстанција која не емитира или апсорбира светлина, туку се манифестира само со гравитационо влијание - не само што постои, туку и ја претставува главната компонента на Универзумот . Мерењата од сателитот WMAP потврдија дека масата на темната материја е пет пати поголема од масата на обичната материја - протони, неутрони, електрони итн. Но, што е оваа невидлива супстанција сè уште не е јасно. За степенот на нашето незнаење сведочи следниот факт: најскромните хипотези сугерираат дека темната материја се состои од егзотични честички кои не се откриени во забрзувачите, туку предвидени со досега недокажаните теории за структурата на материјата; а најрадикален став е дека Њутновиот закон за гравитација и општа теоријаАјнштајновата релативност е или погрешна или има потреба од ревизија. Но, без оглед на нејзината природа, темната материја веќе ни го дава клучот за разбирање на некои од мистериозните својства на Галаксијата. На пример, астрономите знаат повеќе од 50 години дека надворешните делови на галактичкиот диск се искривени, слично како што се искривува винилната плоча оставена на радијаторот.
ОСНОВНИ ТОЧКИ
- Темната материја е една од најголемите научни мистерии на нашето време, но астрономите се помириле со нејзиното постоење бидејќи помага да се одговори на многу други космички мистерии.
- Каква и да е оваа непозната материја, се чини дека објаснува зошто надворешниот раб на дискот на нашата Галакси е толку силно закривен. Џуџестите сателитски галаксии кои орбитираат околу Галаксијата го искривуваат неговиот диск, но нивното гравитациско влијание би било слабо доколку не се засили со темната материја.
- Друго прашање на кое одговара темната материја е зошто Галакси има помалку сателити отколку што предвидуваат моделите. Можеби има многу повеќе сателити, но тие се составени речиси целосно од темна материја, што е тешко да се открие.
Но, не беше можно да се објасни причината за искривувањето додека не се земе предвид влијанието на темната материја. Слично на тоа, компјутерските симулации на формирањето на Галаксијата, врз основа на претпоставените својства на темната материја, покажуваат дека Галаксијата треба да биде опкружена со стотици или дури илјадници мали сателитски галаксии, но досега се откриени само дваесетина од нив. Ова несовпаѓање ги наведе научниците да се сомневаат дали темната материја навистина ги има својствата што и се припишуваат. Но, неодамна, астрономите открија уште неколку џуџести сателити, што малку ја подобри ситуацијата. Овие сателити не само што ни помагаат да ја реконструираме историјата на формирањето на Галаксијата, туку и да обезбедиме повеќе целосен приказза космичката материја.
Причина за искривување
Првиот чекор кон разбирање на улогата на темната материја во Галаксијата е општ погледна неговата структура. Обичната материја - ѕвезди и гас - се формира во четири главни структури: тенок диск (вклучувајќи ги спиралните краци и нашето Сонце), густо јадро (со супермасивна црна дупка), издолжена испакнатост (наречена „шипка“) и сфероиден ореол од стари ѕвезди и јата кои ја опфаќаат целата галаксија. Но, темната материја е распределена сосема поинаку. Не го гледаме, но претпоставуваме за неговото присуство според брзините на движење на ѕвездите и гасовите. Нејзиното гравитациско влијание врз видливата материја сугерира дека оваа материја е распространета речиси сферично и се протега далеку од границите на ѕвездениот ореол. Неговата густина е максимална во центарот и се намалува како квадрат на растојанието од него. Токму оваа дистрибуција требаше да настане како резултат на процесот што астрономите го нарекуваат хиерархиска фузија: се верува дека во раната ера на Универзумот, малите галаксии се споиле за да формираат поголеми, вклучувајќи ја и нашата Галаксија.
Долги години, астрономите не можеа да се движат подалеку од концептот на темната материја во форма на огромна топка од непозната супстанција без структура. Во текот на изминатите неколку години, можевме да разбереме многу детали: темната материја сега изгледа поинтересна отколку што изгледаше порано. Многу факти велат дека оваа супстанца не се распределува рамномерно, туку се собира во огромни облаци.
Таквата нехомогеност може да го објасни искривувањето на рабовите на галактичкиот диск забележано од астрономите. На растојанија од повеќе од 50 илјади светлосни години од центарот, дискот речиси целосно се состои од атомски водород и мал број ѕвезди. Набљудувањата на радио астрономите покажуваат дека гасот не е концентриран во рамнината на Галаксијата: колку подалеку од центарот, толку повеќе се наведнува. На растојание од околу 75 илјади светлосни години, дискот е закривен за околу 7,5 илјади светлосни години во однос на авионот.
ШТО ЈА ЗАКРИВИ ГАЛАКСИЈАТА?
Дискот на нашата Галакси, кој содржи повеќетоѕвезди и гас, има приближно исти пропорции како винил плоча или компактен диск. Искривувањето на галактичкиот диск го направи да изгледа како винил или ЦД-а кои биле малтретираниДа се вратиме на старата хипотеза
Хипотеза од 1950-тите ја припиша оваа деформација на гравитационото влијание на две сателитски галаксии, Големиот и Малиот Магеланов Облак. Тоа беше отфрлено бидејќи овие галаксии се премногу лесни за да имаат забележлив ефект врз нашата галаксија. Астрономите сега дознаа дека видливиот дел од Галаксијата е опкружен со огромен ореол од темна материја. Тие неодамна покажаа дека темната материја може да го засили гравитационото влијание на Облаците, што ја објаснува заобленоста на дискот
Јасно е дека додека ротира околу центарот на Галаксијата, гасниот диск исто така осцилира горе-долу во однос на рамнината. Овие флуктуации опфаќаат периоди од стотици милиони години, а ние ги набљудуваме во одреден момент од циклусот. Во суштина, гасниот диск делува како џиновски, полека вибрирачки гонг. Како гонг, може да вибрира на неколку фреквенции, од кои секоја одговара на одредена форма на површина. Во 2005 година, јас и моите колеги докажавме дека набљудуваната кривина е збир од три такви фреквенции (најниската е 64 октави под „пред“ од првата октава). Целокупниот ефект е асиметричен: од едната страна на Галаксијата гасот се наоѓа над рамнината, а од другата - под него.
Радио-астрономите кои првпат ја забележале оваа кривина во 1950-тите мислеле дека тоа би можело да е резултат на гравитационото влијание на Магелановите облаци, најмасивните сателити на нашата Галаксија. Бидејќи тие не се движат во рамнината на Галаксијата, нивната гравитација има тенденција да го искривува нашиот диск. Но, деталните пресметки покажаа дека привлечноста на релативно лесните Магеланови облаци е премногу слаба за да се објасни заобленоста на галактичкиот диск. Со децении, нејзината причина остана нерешлив проблем.
Темен чекан
Сознанието дека Галаксијата содржи темна материја, заедно со повеќе прецизно мерењемасата на Магелановите облаци (која се покажа дека е поголема отколку што се мислеше) отвори нови можности. Ако гасниот диск се однесува како џиновски гонг, тогаш движењето на Магелановите облаци низ ореолот на темната материја треба да дејствува, иако индиректно, како удари со чекан на гонг што произведува звуци на резонантни фреквенции. Облаците го создаваат своето будење во темната материја, исто како што бродот го напушта својот буден додека плови по вода. Така се појавува хетерогеноста во дистрибуцијата на темната материја зад Облаците. Ова пак делува како чекан, предизвикувајќи вибрирање на надворешните делови на дискот со мала маса. Како резултат на тоа, иако Магелановите облаци се мали, темната материја значително го зголемува нивното влијание. Оваа идеја беше предложена во 1998 година од страна на Мартин Д. Вајнберг од Универзитетот во Масачусетс во Амхерст. Тој и јас потоа ја применивме оваа теорија на набљудувањата на Галаксијата и откривме дека можеме да репродуцираме три типа на осцилации во гасовитиот диск. Ако теоријата е точна, тогаш искривувањето на дискот на Галаксијата треба да се однесува активно: неговата форма се менува поради орбиталното движење на Магелановите облаци. Обликот на Галаксијата не е константен, тој постојано се менува. (Видео од овој процес е достапно на веб-локацијата (англиски) или подолу. - Ед.)
Ова видео покажува спирална форманашата Галаксија и нејзините две мали сателитски галаксии, Големиот и Малиот Магеланов Облак (лево). Сателитите се вртат околу главната галаксија, а со тоа лансираат бавно ширење бран во неа. На човечки временски размери, овие бранови се појавуваат како статични деформации во галактичкото соседство. Чудното е што сателитите се премногу мали за да предизвикаат таков ефект. Астрономите неодамна покажаа дека нивната тежина е значително поголема поради темната материја (не е прикажано на видеото)
Магелановите облаци не се единствените сателитиМлечен пат. Астрономите изброиле дваесетина. Ова видео ја прикажува нивната тродимензионална положба во однос на рамнината на галаксијата, каде што се скриени Сонцето и повеќето други ѕвезди. Користејќи го The Sloan Digital Sky Survey, се покажа дека има уште десетици сателити во областа означени со розова боја. Тие се многу слаби и се состојат главно од темна материја.
Заобленоста не е единствената асиметрија во обликот на Галаксијата. Дебелината на надворешниот гасен диск е исто така многу нерамна, што исто така беше откриено со помош на радио телескопи. Ако повлечете линија од Сонцето до центарот на Галаксијата и ја продолжите понатаму до работ, ќе откриете дека дебелината на слојот на гас на едната страна од оваа линија е во просек двојно подебела од другата. Оваа силна асиметрија е динамички нестабилна: оставена сама на себе, мора да се изедначи. Затоа, потребен е некој механизам за негово одржување. Астрономите знаат за овој проблем веќе 30 години, но „го фрлија под тепих“. Меѓутоа, новите детални испитувања на атомскиот водород во Галаксијата и напредокот во разбирањето на не-кружните движења на гасот не дозволуваат повеќе да се игнорира оваа асиметрија. Се појавија две можни објаснувања, и двете ја земаат предвид темната материја. Или Галаксијата е сферична, но не е концентрична со нејзиниот ореол на темната материја, или, според Канак Саха од Институтот за вонземска физика Макс Планк во Гарчинг и неговите колеги, самиот ореол на темната материја е асиметричен. И двете од овие идеи ја доведуваат во прашање довербата на астрономите дека Галаксијата и нејзиниот темен ореол се формирани истовремено со кондензација на еден огромен облак. Ако беше така, тогаш обичната материја и темната материја ќе треба да бидат центрирани на истото место. Но, асиметријата јасно покажува дека Галаксијата е формирана со спојување на помали ѕвездени системи или пораснала поради постојаното натрупување на меѓугалактички гас - двата од овие процеси не треба да бидат симетрични. Центарот на Галаксијата може да биде поместен во однос на центарот на темната материја бидејќи гасот, ѕвездите и темната материја се однесуваат поинаку.
За да ја тестираме оваа идеја, треба да ги проучуваме долгите, тенки струи на ѕвезди кои се протегаат низ надворешните региони на Галаксијата. Ова се издолжени остатоци од поранешни сателитски галаксии. Орбитите околу нашиот ѕвезден систем главно се окупирани од сфероидни џуџиња, наречени така поради нивната тркалезна форма и малата маса на ѕвездите што ги содржат - околу 10 илјади пати помала од масата на ѕвездите во Галаксијата. Со текот на времето, овие џуџиња паѓаат од орбитата, а плимните сили на Галаксијата почнуваат да дејствуваат на нив. Тоа се истите сили кои Месечината ги создава на Земјата, предизвикувајќи одливи и тече два пати на ден. морска вода. Џуџестата галаксија почнува да се протега и може да стане тесна лента (види: Б. Гибсон. Р. Ибата. Духови на мртви галаксии).
Бидејќи овие ѕвездени потоци се движат околу Галаксијата на големи растојанија од центарот, каде што гравитационото влијание на темната материја е силно, обликот на потоците зависи од обликот на ореолот. Ако ореолот не е совршено топчест, туку малку срамнет, тогаш ги врти орбитите на ѕвездите во потокот и предизвикува забележително отстапување од движењето во голем круг. Сепак, потоците изгледаат многу тенки, а нивните орбити околу Галаксијата се блиску до големи кругови. Компјутерско моделирањеРодриго Ибата и неговите колеги покажаа дека распределбата на темната материја е блиску до сферична, иако може да биде пристрасна, како што веруваат Саха и неговите колеги.
Скриени галаксии
Додека уништувањето на џуџестите галаксии покренува некои прашања, уште помалку се знае за нивното формирање. Според модерни погледи, раѓањето на галаксиите започнува со формирање на јата од темна материја, кои потоа привлекуваат гас и ѕвезди, формирајќи ги нивните видливи делови. Така не се родиле само големите галаксии како нашата, туку и бројните џуџиња. Овие модели сосема прецизно ги предвидуваат својствата на џуџестите галаксии, но нивниот број, според моделите, би требало да биде многу поголем од реално забележаниот. Каде е грешката - во моделите или во набљудувањата?
СКРИЕНИ ЧЛЕНОВИ НА ГАЛАКТИЧКОТО СЕМЕЈСТВО
Според теоријата, стотици сателитски галаксии треба да се вртат околу нашата галаксија. Астрономите долго време се загрижени дека пронашле само дваесетина такви галаксии, но сега, со помош на Sloan Sky Survey, оваа празнина е пополнета - се пронајдени претходно неоткриени сателити. Тие се направени од речиси чиста темна материја. (Локацијата на предвидените сателити е дадена произволно: ја одразува нивната општа дистрибуција.)
Ова прашање беше делумно одговорено со анализа на Sloan Digital Sky Survey (SDSS), која опфаќа околу една четвртина од целото небо. За време на ова истражување, откриени се речиси десетина нови, многу слаби сателитски галаксии, што е сосема изненадувачки: на крајот на краиштата, набљудувањата на небото се вршат долго време, и тешко е да се разбере како беше можно да не се забележи толку блиски соседи. Овие галаксии се нарекуваат „бледи џуџиња“; понекогаш содржат само неколку стотици ѕвезди. Тие се толку слаби и ретки што не можат да се видат на обична слика на небото. Потреба специјална опремаобработка за да ги забележи. Ако истражувањето на Слоун го опфати целото небо, ќе открие уште околу 35 бледи џуџиња. Но, дури и тогаш, сите „скриени“ џуџиња немаше да бидат пронајдени. Затоа, астрономите размислуваат за нови методи на пребарување. Можеби многу од овие галаксии се премногу далечни и недостапни за современите телескопи. Истражувањето на Sloan може да открие бледи џуџиња на растојанија до околу 150 илјади светлосни години. Ерик Толеруд и неговите колеги од Универзитетот во Калифорнија во Ирвин проценуваат дека има околу 500 неоткриени галаксии кои се оддалечени приближно 1 милион светлосни години од центарот на нашата галаксија. Астрономите ќе можат да ги откријат со помош на новиот Голем синоптички телескоп, кој ќе почне да функционира во март следната година. Областа на објективот е осум пати поголема од телескопот Слоан.
Според друга хипотеза, сателитите кои орбитираат околу Галаксијата се уште побледи од бледите џуџиња: можеби тие се така затоа што воопшто не содржат ѕвезди. Ова е речиси чиста темна материја. Дали некогаш ќе можеме да ги забележиме овие темни џуџиња зависи од тоа дали тие содржат гас, како и темна материја. Овој гас може да биде многу редок и затоа се лади толку бавно што не формира ѕвезди. Но, радиотелескопите, кои истражуваат големи области на небото, можат да го детектираат.
Но, ако овие галаксии се целосно лишени од гас, тогаш тие можат да се манифестираат само индиректно, преку гравитационото влијание врз обичната материја. Ако една од овие темни галаксии побрза низ дискот на нашата или која било друга галаксија, таа ќе остави зад себе „рафал“ - како да биде фрлена во мирно езерокамче - и тоа ќе се манифестира како забележливо нарушување во просторната распределба или во брзините на ѕвездите и гасот. За жал, таквиот „излив“ е многу слаб, а астрономите мора да ја потврдат неговата автентичност, што не е лесно. Во атомските водородни дискови на сите спирални галаксии, забележани се нарушувања слични на брановите на беснее море.
Ако темната галаксија е доволно масивна, тогаш методот развиен од Сукања Чакрабарти од Атлантскиот универзитет во Флорида и неговите колеги, вклучувајќи ме и мене, може да го открие нејзиното движење. Неодамна покажавме дека најсилните нарушувања на рабовите на галаксиите се плимните буди што ги оставаат галаксиите што поминуваат, и тие можат да се разликуваат од другите нарушувања. Со анализа на нарушувањата, можеме да ја одредиме масата и моменталната положба на вознемирувачката галаксија. Овој метод може да идентификува галаксии чија маса е илјада пати помала од главната маса. Применувајќи го овој метод на нашиот ѕвезден систем, дојдовме до заклучок дека неоткриен и веројатно целосно темен сателит се крие во галактичката рамнина на оддалеченост од 300 илјади светлосни години од центарот на Галаксијата. Ќе се обидеме да го најдеме ова џуџе во близина инфрацрвен опсегкористејќи податоци вселенски телескоп„Шпицер“.
Премалку светлина
Дури и по откривањето на бледите и темни галаксии, на астрономите често им е тешко да ја одредат количината на материја што ја содржат. Оваа количина обично се пресметува користејќи го соодносот маса-светлина: масата на материјата во галаксијата поделена со вкупната количина на светлина што ја емитува. Како по правило, овој сооднос е означен во соларни единици. Сонцето има сооднос на маса-светлина по дефиниција од 1 Во нашата галаксија, просечната ѕвезда е помалку масивна и потемнета од Сонцето, така што вкупниот сооднос маса-светлина на целата светлечка материја во Галаксијата е блиску до 3. ја земаме предвид темната материја, тогаш вкупниот Односот на масата и сјајноста на Галаксијата ќе скокне на 30.
Џош Симон од Карнеги институтот од Вашингтон и Марија Геха од Универзитетот Јеилги измерил брзините на ѕвездите во осум бледи џуџиња за да ја одреди масата и сјајноста на овие галаксии. Нивниот однос маса-светлина понекогаш надминува 1000, што е многу повисоко од онаа на која било структура во Универзумот. Севкупно, има пет пати повеќе темна материја во Универзумот од нормалната материја. Зошто односот на масата и сјајноста во нашата галаксија е толку многу поголем, а во бледите галаксии е уште поголем?
Одговорот може да се определи или со броителот или со именителот на овој сооднос: галаксиите со однос маса-светлина над просекот за Универзумот или имаат поголема маса од очекуваното или произведуваат помалку светлина. Астрономите веруваат дека тоа е прашање на именител: огромни количини на обична материја не емитираат доволно силно за да бидат забележани. Причината е што оваа материја или не успеала да се акумулира во галаксиите и да се претвори во ѕвезди, или се населила во галаксиите, но потоа била фрлена назад во меѓугалактичкиот простор, каде што останува во јонизирана форма, недостапна за набљудување со современи телескопи (види: Geach Dek Изгубени галаксии // VMN, бр. 9, 2011). Галаксиите со мала маса, кои имаат слаба гравитација, губат повеќе гас, па нивната сјајност значително се намалува. Љубопитно е што додека се обидуваме да решиме проблеми со еден вид невидлива материја (темна материја), доаѓаме до идејата за постоење на други видови од неа (обична, но неоткриена материја).
Мистеријата на темната материја, која лежеше во мирување многу години, сега стана најрезонантната област на истражување и во физиката и во астрономијата. Физичарите се надеваат дека ќе откријат честички од темната материја, а астрономите го проучуваат однесувањето на оваа супстанца. Но, без разлика дали сме ја сфатиле природата на темната материја или не, самото нејзино присуство ни овозможува да разбереме многу астрономски феномени“.
Превод: В.Г. Сурдин
ДОПОЛНИТЕЛНА ЛИТЕРАТУРА
- Магелановско потекло за Warp of the Galaxy, Martin D. Weinberg и Leo Blitz во Astrophysical Journal Letters, Vol. 641. бр.1. страници L33-L36; 10 април 2006. http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601694
- Вертикалната структура на надворешниот Млечен Пат HI диск, Е. С. Левин. Лео Блиц и Карл Хејлс во Астрофизички журнал. Vol. 643. Бр. 2, страници 881-896: 1 јуни 2006 година. http://arx-iv.org/abs/astro-ph/0601697
- Наоѓање на темни галаксии од нивните приливи отпечатоци, Сукања Чакрабарти. Френк Бигиел. Филип Чанг и Лео БУц. Поднесено на Astrophysical Journal, http://arxiv.org/abs/1101.0815
- Фридман А.М., Коперсков А.В. Физика на галактички дискови. М.: Физматлит. 2011 година.
- Сурдин В.Г. Петта сила. 2-ри изд. М.: МТсНМО. 2009 година.
- Кралот А.Р. Вовед во класичната ѕвездена динамика. 2-ри изд. М.: Редакциски URSS. 2011 година.
ЗА АВТОРОТ
Лео Блиц, инспириран од популарната научна телевизиска серија Гледај господин волшебник, сонувал да стане астроном уште од училишните денови. Сега е професор на Универзитетот во Калифорнија, Беркли и бил директор на Лабораторијата за радио астрономија.