"ЗЕРКАЛЬНАЯ" МАТЕРИЯ МОЖЕТ БЫТЬ "ТЁМНОЙ"..
галактика NGC 720 в рентгеновском и видимом (справа) диапазоне
Теория "Зеркальной материи" - это ещё одна из не слишком известных научных гипотез, говорящих
о "других" формах материи, существующих во Вселенной. Но пока учёные не могут даже решить,
"тёмная" и "зеркальная" материи - это одно и то же или нет?.. Тёмная материя - пока единственное
объяснение особенностям вращения галактик и даже самого их существования в том виде, в котором
они представляются нам - а вернее телескопам вроде Hubble и Chandra. Так некоторое время назад
орбитальная рентгеновская обсерватория Chandra изучала галактику NGC 720. В результате наблю-
дений выяснилось, что она окутана несколько сплющенным, эллипсоидным облаком раскалённого
газа, чья ориентация отличается от ориентации видимой части галактического вещества. Учёные
решили, что это явление можно объяснить тем, что газовое облако заключено в яйцеобразный ко-
кон тёмной материи, который играет роль источника дополнительной гравитации. Не будь этого
кокона, газ просто бы разлетелся во все стороны или же его масса должна быть в 5-10 раз больше
расчётной. NGC 720 находится в 80 млн. световых лет от нас в созвездии Кита.
Ещё в 1950-е годы было обнаружено, что распад тяжелой нейтральной частицы (нейтрона) порож-
дает электроны и нейтрино, почему-то асимметрично распределённые в пространстве. Эта асси-
метрия была следствием другого, ещё более странного явления: ассиметричными оказались силы
слабого взаимодействия! Все электроны и нейтрино оказывались "левозакрученными". Убедитель-
ного ответа на вопрос почему это происходит - до сих пор нет. Есть только теория, гласящая, что
помимо "нашего" мира с левозакрученными частицами, существует мир, "зеркальный" по отноше-
нию к нам. В нём есть те же самые частицы, с теми же массами и зарядами, но только "правозакру-
ченные".
Один из наиболее рьяных сторонников теории "зеркальной материи" - доктор Роберт Фут, физик
из Университета Мельбурна, предполагает, что в природе могут существовать "зеркальные" звёзды,
планеты и другие объекты, вплоть до целых галактик. Мы не можем увидеть их ровно по той же
причине, по которой "тёмная материя" остаётся незримой: взаимодействие между двумя видами
материи осуществляется, возможно, только через силы гравитации. Более того, доктор Фут и неко-
торые его коллеги полагают, что "зеркальная" и "тёмная" материи - это одно и то же, что впрочем,
очень похоже на правду..
Хотя американский физик Джон Крамер выдвигает убедительное возражение: зеркальная материя
(если она существует) должна быть (анти-)симметрична обычной и по массе, поэтому её вещество
также не может быть больше 5-10% от массы Вселенной. Антиматерия, по словам доктора Фута,
тут также не при чём. Как известно, элементарные частица и античастица при столкновении анни-
гилируют, взаимно уничтожатся, выделив большое количество энергии. Что именно происходит
между "зеркальной" и обычной частицами - науке пока неизвестно, так как наблюдать "зеркальные"
частицы непосредственно не удавалось. Всё же учёные надеются обнаружить такие частицы в бли-
жайшие годы на ускорителях Европейской лаборатории физики частиц CERN и в Москве в ходе
проведения специальных опытов.
Тем не менее, на существование "зеркальной материи" уже указывают несколько примеров её воз-
можного проявления..
Тунгусский метеорит.. Фут предполагает, что этот метеорит состоял из "зеркальной материи". Имен-
но поэтому, никаких следов и остатков массивного объекта, повалившего леса на площади в 2000
кв. км найти так и не удалось.
Ортопозитроний - атомная структура, состоящая из электрона, вращающегося вокруг позитрона. Сис-
тема эта очень неустойчива и слишком быстро распадается. Благодаря малым силам перехода фото-
ны связываются с зеркальными фотонами, а благодаря краткосрочному смешению масс нейтрино
объединяются с зеркальными нейтрино. Энергия перехода фотона из обычной формы в зеркальную
здесь вероятно и сокращает срок жизни ортопозитрония.
"Зеркальный" водород, остававшийся в нашей Солнечной системе, совсем не обязательно "выметен"
за её пределы солнечным ветром. Оставшиеся зеркальные частицы, сталкивающиеся с космическим
кораблём, должны замедлять его движение. Точные замеры скорости межпланетных станций Pioneer
10 и 11, разлетающихся в разные стороны, показывают, что на оба зонда влияет непонятной приро-
ды сила, снижающая их скорость.
В созвездии Ориона обнаружилось несколько "одиночных" планет, рядом с которыми никаких звёзд
нет. Кроме того, астрономы изучали несколько звёзд, колеблющихся как бы под гравитационным
воздействием крупных планет - настолько крупных, что теоретически их можно увидеть с помощью
мощных телескопов. Но их не увидели, как ни старались. Впрочем, планеты могли спутать и с корич-
невыми карликами.
Вся Солнечная система может быть наполнена "зеркальными" объектами, такими как астероиды и
ядра комет. Наблюдения космических аппаратов - охотников за кометами - показывают, что ядра ко-
мет, как правило, исключительно темны, то есть отражают очень мало света. Подробное изучение
поверхности астероида 433 Eros ( с помощью зонда 12.02.2001г ) выявило несколько странных осо-
бенностей: во-первых, полностью отсутствовали мелкие кратеры, во-вторых, крупные кратеры име-
ли совершенно плоское дно, покрытое странной синеватой пылью..
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛАКТИК ВО ВСЕЛЕННОЙ
Случайно ли распределены во Вселенной ближайшие галактики? Внимательное рассмотрение по-
казывает, что не случайно. Такой вывод можно сделать на основе пространственного распределе-
ния самых ярких "протяженных скоплений" неба Вселенной на длине волны 2 микрона - 2MASS
(Two Micron All Sky Survey). Обзор в ИК-области спектра включает более полумиллиона объектов,
большинство из которых - галактики. Детали структуры, видные на рисунке, позволяют уточнить
наши представления о формировании Вселенной и ее эволюции. Гравитационно связанные галак-
тики образуют скопления, которые входят в сверхскопления галактик, которые, в свою очередь,
группируются в еще более крупные пространственные образования. Таким образом Вселенная име-
ет сложную ячеистую структуру напоминающую сахарную вату или нейроны головного мозга. Где
между яркими цепочками скоплений находятся практически пустые пространства. Размер таких
ячеек порядка 100 млн. световых лет. Недавно учёные пришли к выводу что наша Вселенная замк-
нутая и имеет сферическую форму. Вертикальный голубой пояс поперек изображения соответст-
вует диску нашей собственной Галактики Млечный Путь. antwrp.gsfc.nasa.gov/apod
САМАЯ МАССИВНАЯ ЧЁРНАЯ ДЫРА
Астрономы исследовали сверхтяжелую черную дыру на краю известной нам Вселенной, и обнару-
жили, что она в 3 млрд раз тяжелее Солнца и в ~ 1150 раз тяжелее чёрной дыры Sgr A в центре на-
шей галактики. Черная дыра находится на расстоянии 13 млрд св. лет от нас. Ее можно увидеть лишь
потому, что она является квазаром, выскоэнергетичной галактикой, излучающей большое количество
света. Дыру исследовала англо-канадская группа ученых, которая пользовалась британским инфра-
красным телескопом UKRIT, установленным на Гавайях. Особенность данного квазара в том, что он
высвобождает гравитационную энергию, когда материя притягивается к сверхтяжелой черной дыре,
находящейся в его центре. Этот процесс называется приращением. Чрезвычайная яркость квазаров
позволяет увидеть их с огромных расстояний (сами чёрные дыры свет не излучают). Ученые исполь-
зовали UKRIT для наблюдений за самым удаленным из известных квазаров SDSS J1148+5251.
Специальные приспособления на телескопе измерили спектр света квазара. Йоны магния являются
компонентом газа, который вращается вокруг черной дыры, находящейся в центре квазара.
Определить массу черной дыры удаленного квазара, можно глядя на контур магниевого излучения
и сравнивая его с аналогичными контурами квазаров, которые находятся ближе к нам. Основная
идея заключается в том, что ширина контура дает представление о скорости газа вблизи квазара, а
у более массивных черных дыр потоки газа движутся быстрее. По мнению учёных, подобные чер-
ные дыры, существуют во Вселенной очень давно, но встречаются довольно редко.
СИСТЕМА ДВУХ ГИГАНТСКИХ ЧЁРНЫХ ДЫР
(кликнуть для увеличения)
Ядро галактики NGC 6240 представляет собой систему из двух супермассивных чёрных дыр, и в
будущем они должны слиться в один гигантский коллапс. Это доказали немецкие астрономы из Ин-
ститута астрофизики имени Макса Планка с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории
Chandra. Открытие подтверждает теории формирования супермассивных черных дыр. NGC 6240
находится от нас на расстоянии ~ 400 млн световых лет, и по космическим меркам (радиус Вселен-
ной ~ 14 млрд. световых лет) это не так далеко. Она имеет форму бабочки и является результатом
столкновения двух галактик, которое началось 30 млн лет назад. При наблюдениях в инфракрасном,
оптическом и радиодиапазонах исследователи видели два ярких пятна около ее центра. Но так как
центральная область галактики, как это часто бывает, окутана пылевыми облаками, никаких подроб-
ностей разглядеть не удавалось. Но рентгеновские лучи, возникающие за счет флюоресценции ато-
мов железа около черных дыр, способны проникать сквозь завесу газа и пыли. С помощью рентге-
новского телескопа "Чандра" учёные хотели определить, какое из двух ядер является черной дырой,
но к их удивлению обнаружилось, что оба объекта являются активными черными дырами. Они ин-
тенсивно потребляют звездную материю и тем самым выдают свое присутствие внешнему наблюда-
телю, так как это процесс сопровождается мощным излучением в рентгеновском диапазоне.
Наша Галактика тоже содержит в центре массивную черную дыру (её масса ~ 2,6 млн Солнц при
размере лишь около 140 км). Однако, эта черная дыра одинока и мало активна.
модель активной чёрной дыры
Две черные дыры в ядре галактики NGC 6240 находятся друг от друга на расстоянии около 3 тысяч
световых лет ( точнее, находились 400 млн лет назад, которые потребовались лучам, чтобы донести
до нас их излучение ). В процессе слияния галактик их звезды практически не сталкиваются. Но вот
с ядрами этих галактик - ситуация иная. Пока эти черных дыры достаточно отдалены друг от друга и
взаимодействуют только гравитационно. Но в будущем окружающие их звезды тоже почувствуют
эффект от этого сближения. Отдельные, достаточно близки звезды, получат сильное ускорение и бу-
дут выброшены из центра галактики за счёт центробежной силы. Когда черные дыры сойдутся на
расстояние в 1 световой год, они начнут сливаться и обмениваться веществом. Это произойдет через
несколько сотен миллионов лет (на самом деле это уже могло произойти). В силу особенностей гра-
витационных полей таких массивных объектов, они не смогут разойтись, а будут падать друг на дру-
га по спирали. В конце концов сформируется единый объект большей массы, и это слияние будет
сопровождаться гигантским взрывом и всплеском гравитационных волн. Гравитационные волны
пронесутся через всю Вселенную и их можно будет уловить с помощью специальны приборов, кото-
рые уже есть на Земле, но до сих пор не зафиксировали ни одной гравитационной волны. По неко-
торым оценкам, ежегодно в нашей Галактике происходят несколько подобных катаклизмов, дающих
гравитационные всплески. На заключительной стадии слияния окружавшие черные дыры газопы-
левые облака разогреются и начнут испускать огромное количество радиации, увеличив во много
раз яркость ядра галактики, затмевая при этом все ее звезды. Поток излучения будет столь силен,
что разметет пыль в окрестностях ядра, дав внешнему наблюдателю возможность полюбоваться
чистым центром галактики. Вместо поглощения часть материи будет выбрасываться сильным луче-
вым давлением, создавая мощный реактивный эффект. Когда это закончится, очень немногие звезды,
вероятно, останутся около единой более массивной черной дыры.
взаимодействие черной дыры Sgr A и остатком новой звезды Sgr A East, справа SGR A крупным
планом ( снимок телескопа Чандра 5.09.2002 - доказательство существования чёрной дыры в
центре нашей галактики)
Приблизительно через 6 млрд лет наша Галактика тоже должна слиться с соседней Туманностью
Андромеды. В настоящее время нас разделяют 2 млн световых лет. Ночное небо будет намного бо-
лее ярким и интересным, чем теперь, полным новых ярких созвездий, более частыми будут взрывы
сверхновых звезд... И все это будет прелюдией к большому и смертельному аттракциону - слиянию
галактических ядер - двух супермассивных черных дыр. Такое столкновение иногда способно зажечь
новый квазар - самый яркий объект во Вселенной. Самый близкий известный квазар находится от
нас на расстоянии около 600 млн световых лет. Но если квазар будет зажжен в центре Млечного пу-
ти ( в центре слияния двух ядер массивных галактик ), его радиация может истребить любую жизнь
в пределах всей Галактики.
