злой чечен ползет на берег - Отменили гало из темной материи [entries|archive|friends|userinfo]
aculeata

[ website | Барсук, детский журнал ]
[ userinfo | ljr userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Отменили гало из темной материи [Oct. 17th, 2005|09:15 pm]
Previous Entry Add to Memories Tell A Friend Next Entry
Принято считать, что галактики устроены так: в них есть
газовый диск, есть звездный, есть (иногда) сферическое
звездное гало, и есть не видная глазу и не регистрируемая
приборами темная материя.

Темная материя (она же скрытая масса) нужна для того,
чтобы объяснить галактические кривые вращения. Массовую
плотность вещества в галактике и силу тяжести (точнее,
гравитационный потенциал) связывает уравнение Пуассона,
а круговую скорость вращения с силой, действующей на тело
-- второй закон Ньютона. Эйнштейновской механике до сих
пор здесь места не находили, потому что поля невелики,
а скорости нерелятивистские.

Вот если построить кривую вращения по этим законам,
например, для нашей Галактики -- зависимость то есть
скорости вращения от расстояния до центра -- она должна
спадать, начиная где-то от Солнечной окрестности. А
она как раз выходит на плато. И долго, до 40 кПс,
держится постоянной. Астрономы делают вывод: кроме
видимой массы, должна присутствовать еще скрытая.

Обсуждаются разные сценарии: из чего она сделана,
откуда берется. Считается, что во Вселенной ее
очень много, до 90% всего вещества. Ее пытаются
поймать, но ловится она плохо, не вступает ни
в какие взаимодействия, кроме гравитационного
(хотя итальянские ученые недавно заявили, что поймали,
и много, но им никто не верит).

А на днях Мишка прислал ссылку: канадские ученые
обнаружили, что никакой экзотической темной материи
нет, потому что ее не надо.

F I Cooperstock and S Tieu 2005
http://xxx.lanl.gov/abs/astro-ph/0507619

В аннотациях утверждается, что привлечение общей
теории относительности (вместо Ньютоновской механики)
совершенно уничтожает нужду в гало из экзотической
темной материи. Уравнения Эйнштейна для вращающейся
системы дают неустранимую нелинейность, которая и
служит теперь причиной всему.

Звучит это немного пугающе, потому что отменяет
важное достижение теории относительности: переход
Эйнштейновской механики в Ньютоновскую при слабых
полях и малых скоростях. По ближайшем рассмотрении
оказывается, правда, что у канадских авторов отпадает
необходимость не в темной материи как таковой,
а именно в "сферическом гало из экзотической темной
материи": темная материя есть, но она сосредоточена
в диске, вращается вместе со всеми и может быть
барионной.

Я не знаю общей теории относительности, потому что
плохо училась в школе, и не могу судить с уверенностью,
что статья абсолютно дурацкая. Делают же они
следующее. Моделируют галактику вращающейся жидкостью
(или газом: "fluid"); пишут уравнения Эйнштейна в первом
порядке по взаимодействию и по v/c в (локально)
вращающейся вместе с веществом системе отсчета; с
торжеством обнаруживают "неустранимую нелинейность";
ищут решение для распределения масс в виде сумм
exp(-|z|)J(kr) -- в цилиндрич. координатах, по z
спадающая экспонента, по радиусу функции Бесселя --
и подбирают коэффициенты таким образом, чтобы подогнать
под кривые вращения. Поскольку коэффициенты удается,
естественно, подобрать, авторы сообщают о торжестве
своего метода.

Я не отличаюсь умом и сообразительностью, но мне
непонятно, в чем здесь достижение, если ошибки нет.
В рамках Ньютоновской механики, безо всякой нелинейности,
можно точно так же уродливо подобрать решение для плоского
распределения масс (без сферического гало). Возникает,
конечно, вопрос устойчивости диска (но канадские авторы
его даже не обсуждали). Во многих галактиках присутствуют
сферические звездные гало с меньшим моментом вращения;
логика авторов почти что и их устраняет. И в аннотации,
и в заключении они несколько раз повторяют, что при
построении самосогласованного поля Ньютоновская
гравитация не может работать.
LinkLeave a comment

Comments:
[User Picture]
From:[info]aspirantus
Date:October 17th, 2005 - 07:17 pm
(Link)
С ОТО не знаком, но читалв Соросовском журнале, что часть загадки скрытой массы нашел какой-то поляк. Он де предложил следить сразу за миллиардами звезд, и иногда звезды вспыхивают, потому что междцу ней и навблюдателем появляется темное тело и получается гравитационная линза.

Так кажется удалось объснить только часть скрытой массы. Но иедя мне понравилась, потому, что вовсе не обязано вещество светиться.
[User Picture]
From:[info]aculeata
Date:October 17th, 2005 - 07:28 pm
(Link)
Этот поляк объяснил, что из-за эффекта "гравитационной
линзы" нужно (быть может) не так много скрытой массы,
как принято считать. Его объяснение относится не столько
к загадке скрытой массы, сколько к самому вычислению
видимой массы по светимости. А загадка скрытой массы
другая: откуда она взялась и из каких частиц состоит,
и почему не ловится.
[User Picture]
From:[info]aspirantus
Date:October 18th, 2005 - 09:02 pm

Дурацкие вопросы геохимика

(Link)
Скрытая масса проявляется в движении звезд внутри галактики или в движении галактик друг относительно друга?
Скрытая масса распределена равномерно по вселенной или она сосредоточена в галактиках, а если второе, то все ли галактики содердат одинаковое её количество?
[User Picture]
From:[info]aculeata
Date:October 18th, 2005 - 09:14 pm

Re: Дурацкие вопросы геохимика

(Link)
Скрытая масса проявляется как внутри галактики
(движение ее компонент относительно центра масс),
так и в движении скоплений (галактических, звездных)
друг относительно друга. (Статья, о которой идет
речь, обсуждала только ситуацию внутри галактики.)
Насчет скоплений: они не разлетаются, а должны.
Что-то их держит! Гравитационное поле сильнее,
чем если его вычислять по видимой массе.

Сколько массы в галактике, известно лишь с определенной
точностью -- скажем, порядок величины, или лучше.
Скрытой массы обычно раз в десять больше, чем видимой.
[User Picture]
From:[info]aculeata
Date:October 18th, 2005 - 05:48 am
(Link)
Спасибо, очень интересно! Особенно Galaxy Girl.
Но там ничего нового не говорится ни за, ни против,
это типа восхитительной [info]parf@lj журнала "Фокус".

Я хочу еще раз подчеркнуть, что никакой "нужды в
экзотическом гало из темной материи" в Ньютоновской
механике нет. Если считать, что у темной материи
в галактике есть момент вращения, она тоже сплюснется
и будет диском. Астрономы думают, что его нет, просто
потому, что не знают, откуда бы ему взяться: в результате
взрыва момент распределился нормально (то есть, в
большинстве кусков Вселенной суммарный момент ноль),
а после он мог приобретаться только если две галактики
пролетают друг мимо друга и взаимно закручиваются.
Но это не слишком частое событие, вообще-то сказать.

Ну и сингулярность в плоскости z = 0, особенно там, где
звездное и газовое вещество истощаются, конечно, довольно
идиотская цена 25%-ному "сбросу веса", если учесть, что
темной материи все равно у них остается большая часть.