Тёмная материя

A Response from Nielsen, Guffanti and Sarkar

I have been corresponding with Subir Sarkar, one of the authors of the paper I mentioned a few weeks ago arguing that the evidence for cosmic acceleration was much weaker than previously thought. H… // 4gravitons.wordpress.com

 

These authors make a claim similar to Riess & Scolnic (No, Astronomers Haven't Decided Dark Energy Is Nonexistent - Scientific American Blog Network) that we “assume that the mean properties of supernovae from each of the samples used to measure the expansion history are the same, even though they have been shown to be different and past analyses have accounted for these differences”. In fact we are using exactly the same dataset (called JLA) as Adam Riess and co. have done in their own analysis (Betoule et al, SAO/NASA ADS Abstract Service Warning/Error Message. They found stronger evidence for acceleration because of using a flawed statistical method (“constrained \chi²”). The reason why we find weaker evidence is that we use the Maximum Likelihood Estimator – it is not because of making “dodgy assumptions”. We show our results in the same \Omega_\Lambda – \Omega_m plane simply for ease of comparison with the previous result – as seen in the attached plot, the contours move to the right … and now enclose the “no acceleration” line within 3 \sigma. Our analysis is not – as Brian Schmidt tweeted – “at best unorthodox” … even if this too has been uncritically propagated on social media.

In fact the result from our (frequentist) statistical procedure has been confirmed by an independent analysis using a ‘Bayesian Hierarchical Model’ (Shariff et al, SAO/NASA ADS Abstract Service Warning/Error Message. This is a more sophisticated approach because it does not adopt a Gaussian approximation as we did for the distribution of the light curve parameters (x_1 and c), however their contours are more ragged because of numerical computation limitations.

 

Астрономы обнаружили часть недостающей барионной материи Вселенной

Две команды астрономов заявили об обнаружении примерно трети недостающей барионной материи нашей Вселенной //  nplus1.ru

 

Гидродинамические симуляции предсказывают, что около 40-50 процентов недостающего вещества может находиться в форме нагретого ударными волнами газа в межгалактической паутине. По аналогии с филаментами она должна соединять между собой галактики и скопления. Температура паутины, которую также называют тепло-горячей межгалактической средой (WHIM), достигает 105—107 кельвинов. Ее нити очень трудно увидеть из-за низкой плотности разреженного газа — некоторые исследователи сообщали об обнаружении WHIM в рентгеновском и дальнем ультрафиолетовом диапазоне, но данные наблюдений были недостоверными или не объясняли недостаток материи полностью.

В своих наблюдениях обе команды исследователей опирались на термический эффект Сюняева-Зельдовича. Наша Вселенная равномерно заполнена реликтовым излучением, которое обладает высокой степенью изотропности и спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой ≈ 2,7 кельвина. Кроме того, во Вселенной между галактиками, особенно в скоплениях, есть облака очень разреженного и горячего газа. Фотоны реликтового излучения, проходя через газ, рассеиваются на горячих электронах и в результате получают дополнительную энергию (обратное комптоновское рассеяние). В результате наблюдается изменение частоты фотонов реликтового фона, что помогает изучать барионное вещество на небольших и средних красных смещениях.

Первая команда астрономов совместила две карты — полную карту неба со следами эффекта Сюняева-Зельдовича, составленную на основе наблюдений реликтового фона космической обсерваторией «Планк», и карту с ярко-красным галактиками (LRG’s), полученную в ходе обзора SDSS. Вторая группа ученых совместила планковскую карту с каталогом CMASS, также составленным в рамках обзора SDSS.

Одна команда исследовала 260 тысяч пар галактик, а другая — уже миллион. Исследователи искали следы газовых нитей, которые,согласно теории, должны соединять пары. В данных «Планка» астрономы пытались обнаружить не индивидуальные филаменты, сигнал которых был бы слишком слаб, а признаки паутины в целом. В итоге второй команде исследователей, во главе с Анной де Граафф (Anna de Graaff) удалось зарегистрировать сигнал филаментов со статистической значимостью 3,8 сигма, а первая команда исследователей под руководством Хидеки Танимура (Hideki Tanimura) обнаружила сигнал со значимостью 5,3 сигма.

Согласно результатам группы Танимуры, плотность газа в филаментах в три раза выше,чем средняя плотность барионной материи во Вселенной. Группа Анны де Граафф сообщила, что плотность структур, длиной около 15 мегапарсек, выше в шесть раз. «Отличия вполне ожидаемы, так как мы смотрим на филаменты, удаленные на разные расстояния. Если принять во внимание этот фактор, то наши результаты согласуются с открытием другой группы», — комментирует Танимура. Кроме того, работы астрономов также соответствуют предсказаниям симуляций.

На основе этого исследователи утверждают, что им удалось обнаружить, как минимум, 30 процентов недостающего барионного вещества. Статьи направлены в рецензируемые журналы, где они пройдут проверку. В прошлом уже поступали ложные сообщения об обнаружении недостающей барионной материи, однако эксперты считают результаты достаточно убедительными.

 

ABSTRACT
A striking signal of dark matter beyond the standard model is the existence of cores in the centre of galaxy clusters. Recent simulations predict that a Brightest Cluster Galaxy (BCG) inside a cored galaxy cluster will exhibit residual wobbling due to previous major mergers, long after the relaxation of the overall cluster. This phenomenon is absent with standard cold dark matter where a cuspy density profile keeps a BCG tightly bound at the centre. We test this hypothesis using cosmological simulations and deep observations of 10 galaxy clusters acting as strong gravitational lenses. Modelling the BCG wobble as a simple harmonic oscillator, we measure the wobble amplitude, Aw, in the BAHAMAS suite of cosmological hydrodynamical simulations, finding an upper limit for the CDM paradigm of Aw < 2kpc at the 95% confidence limit. We carry out the same test on the data finding a non-zero amplitude of Aw = 11.82^+7.3_−3.0kpc, with the observations dis-favouring Aw = 0 at the 3σ confidence level. This detection of BCG wobbling is evidence for a dark matter core at the heart of galaxy clusters. It also shows that strong lensing models of clusters cannot assume that the BCG is exactly coincident with the large scale halo. While our small sample of galaxy clusters already indicates a non-zero Aw, with larger surveys, e.g. Euclid, we will be able to not only to confirm the effect but also to use it to determine whether or not the wobbling finds its origin in new fundamental physics or astrophysical process.

 

Галактика без темной материи бросает вызов ученым

Открытие заставляет переосмыслить существующие теории рождения галактик. //  www.gismeteo.ru

 

«Обнаружение галактики без темной материи стало полной неожиданностью. На протяжении десятилетий мы думали, что галактики начинают свою жизнь как скопления темной материи, куда затем попадает газ, потом он превращается в звезды, они постепенно растут, и вы получаете галактику», — сказал руководитель исследования Питер Ван Доккум из Йельского университета США.

 

Учитывая ее большой размер и слабую яркость, астрономы классифицируют NGC1052-DF2 как ультрадиффузную галактику — относительно новый тип галактик, впервые обнаруженный в 2015 году. Ультрадиффузные галактики на удивление распространены, однако никакая другая галактика этого типа не содержала так мало темной материи.
«NGC1052-DF2 — это нонсенс даже для такого необычного класса галактик», — утверждает соавтор Шанни Даниэли.
Ван Доккум и его команда впервые заметили NGC1052-DF2 с помощью телескопа Dragonfly Telephoto Array в Нью-Мексико, который они разработали для поиска этих призрачных галактик. Эти кластеры представляют собой большие компактные группы звезд, которые вращаются вокруг ядра галактики.
Спектральные данные, полученные с помощью гавайского телескопа Кека, показали, что шаровые скопления в NGC1052-DF2 движутся намного медленнее, чем ожидалось. Известно, что чем медленнее перемещаются объекты в системе, тем меньше массы в этой системе. Расчеты команды показывают, что всю массу в галактике можно отнести к массе звезд, а значит, в этой галактике почти нет темной материи.
«Если какая-то темная материя и есть, то ее очень мало. Звезды в галактике могут составлять всю ее массу, и, похоже, там нет места для темной материи. Словно у вас есть звездный ореол и шаровые скопления, но все остальное забыли», — объяснил Ван Доккум.
По словам ученых, это очень странно и нет теории, которая описывала бы подобные типы галактик. Команда рассмотрела несколько вариантов их возможного образования и эволюции, но все это лишь смутные предположения.