1. В теории о темной материи не хватает важного звена
Новые данные телескопа Хаббл показывают, что существует несоответствие между наблюдаемыми концентрациями темной материи в массивных скоплениях галактик и компьютерными моделями, которые их описывают.
Темная материя практически не взаимодействует с обычной материей, поэтому обнаружить ее крайне трудно. О существовании этой субстанции мы знаем из данных о гравитационном взаимодействии внутри галактик и между ними. Самыми крупными «хранилищами» темной материи являются скопления галактик. Эти объекты идеальны для проверки моделей распределения темной материи, которые физики построили на основе созданных теорий.
В новой работе, опубликованной в журнале Science, астрономы проанализировали данные о распределении темной материи в скоплениях галактик. Получить такие измерения исследователям удалось с помощью телескопа Хаббл. В результате ученые смогли построить высокоточную карту, показывающую концентрацию таинственной субстанции в различных скоплениях галактик.
Затем ученые сравнили карты темной материи с моделями, которые предсказывали распределение темной материи в скоплениях галактик с аналогичными массами, расположенных примерно на тех же расстояниях. Оказалось, что компьютерные модели даже на малых масштабах не способны описать реального положения дел.
Это значит, что существующие теории, описывающие распределение темной материи, упускают из вида какие-то важные эффекты, которые наблюдаются в реальности. Построенная в новой работе карта распределения темной материи на сегодняшний день самая точная в мире, поэтому причин сомневаться в недостоверности данных у ученых нет. Астрономы планируют собрать больше информации, что на ее основе затем можно было строить теоретические догадки о том, чего не хватает теориям темной материи.
2. Туманность NGC 2392
Газовые облака в туманности NGC 2392 имеют очень сложную структуру, которую пока не удается полностью объяснить. NGC 2392 – планетарная туманность с двойной оболочкой, более далекий газ состоит из внешних слоев похожей на Солнце звезды, которые были сброшены всего 10 тыс. лет назад.
Во внешней оболочке находятся необычные волокна оранжевого цвета длиной в световой год. Внутренние волокна созданы сильным ветром из частиц от центральной звезды. Размер NGC 2392 – около 1/3 светового года, она находится в нашей Галактике Млечный Путь на расстоянии в 3 тыс. св. лет и расположена в созвездии Близнецов.
3. Какую форму имеет Вселенная и бесконечна ли она
Мы живем на сравнительно небольшой каменистой планеты, которая вращается вокруг звезды среднего размера. Нам кажется, будто Вселенная, в которой мы живем, бесконечна. Но так ли это на самом деле?
Вопрос о форме Вселенной до сих пор остается открытым. Те данные, которые смогли получить астрономы, находясь на окраине не самой большой галактики, показывают, что форма пространства, в котором мы живем, должна быть трехмерным евклидовым многообразием. Это значит, что в любой точке пространства можно «вырезать» сферу или куб любого размера и они окажутся одинаковыми.
Из экспериментальных данных ученые вычислили кривизну пространства, в котором мы живем. Затем исследователи показали, что кривизна Вселенной постоянна в любой ее точке. Это удалось сделать с помощью измерений реликтового излучения — «следа» Большого взрыва. Оказалось, что его интенсивность одинакова, а значит одинакова и кривизна пространства.
На основе этих данных исследователи смогли выявить три возможных геометрии нашей Вселенной: плоская евклидова, сферическая с положительной кривизной и гиперболическая с отрицательной кривизной. Они отличаются разными и законами: например, если в евклидовой геометрии сумма углов треугольника равна 180 градусам, то для двух других геометрий это значение будет другим. В небольших масштабах мы видим, что углы треугольника при сложении дают ровно 180 градусов, а значит Вселенная при таком рассмотрении имеет плоскую евклидову геометрию.
Но в евклидову геометрию входят 18 многообразий. Какая же из них наиболее хорошо представляет пространство, в котором мы живем? Используя астрономические наблюдения, ученые смогли выявить 10 возможных вариантов, однако точной формы установить пока так и не удалось. Данные обсерватории Планк, опубликованные в журнале Nature, говорят о том, что Вселенная не плоская, а замкнутая, но точной формы они не показывают.
4. Необычные сигналы от звезды GJ 1151
Астрономы с помощью радиотелескопа LOFAR зафиксировали необычное радиоизлучение, поступающее от красного карлика GJ 1151. Эти сигналы содержат доказательства сияний, создаваемых при взаимодействии планеты с сильнейшими магнитными полями звезды.
Красные карлики намного меньше и холоднее Солнца и обладают крайне сильными магнитными полями. Любая потенциально обитаемая планета в системе такой звезды подвергается интенсивной магнитной активности, которая может ее нагревать и даже разрушать атмосферу. В Солнечной системе аналогичные токи не генерируются из-за слабого магнитного поля Солнца и большого расстояния до планет.
Однако взаимодействие спутника Ио с магнитным полем Юпитера также создает довольно яркое радиоизлучение, на низких частотах превосходящее солнечное. Чувствительность современных инструментов должна позволить им найти еще около ста подобных систем в солнечной окрестности, и, что более важно, оценить условия, в которых пребывают в них экзопланеты.
Художественное представление сияния в системе красного карлика GJ 1151. Экзопланета сопоставима по размеру с Землей, а год на ней длится от одного до пяти земных дней.
5. ζ Змееносца
Словно корабль, бороздящий космические моря, несется в пространстве убегающая звезда ζ Змееносца. При движении она образует дугообразную волну из межзвездного вещества, которая видна на этом инфракрасном снимке. На фотографии в искусственных цветах ζ Змееносца выглядит голубоватой.
Она расположена вблизи центра картинки и движется налево со скоростью 24 км/с, а масса звезды в 20 раз превышает солнечную. Сильный звездный ветер движется впереди звезды, сжимая и нагревая богатое пылью межзвездное вещество и формируя головную ударную волну. Вокруг лежат облака относительно невозмущенного вещества. Что заставило эту звезду двигаться?
Вероятно, ζ Змееносца когда-то была членом двойной звездной системы, ее компаньон был гораздо более массивным и раньше закончил свой жизненный путь. Когда звезда-компаньон взорвалась как сверхновая, катастрофически теряя при этом массу, ζ Змееносца была выброшена из системы. ζ Змееносца находится на расстоянии 460 световых лет от нас. Ее светимость в 65 тысяч раз больше солнечной.