Массивный компактный объект-гало

Массивный компактный объект-гало ( MACHO ) – это своего рода астрономическое тело, которое может объяснить очевидное присутствие темной материи в галактик гало . МАЧО — это тело, которое излучает мало или вообще не излучает радиацию и дрейфует в межзвездном пространстве, не связанное с какой-либо планетной системой (и может состоять, а может и не состоять из обычной барионной материи ). Поскольку MACHO не светятся, их трудно обнаружить. Кандидаты в MACHO включают черные дыры или нейтронные звезды , а также коричневые карлики и несвязанные планеты . Белые карлики и очень слабые красные карлики также были предложены в качестве кандидатов в МАЧО. Термин был придуман астрофизиком Кимом Гристом . ^[1]

Обнаружение

MACHO может быть обнаружен, когда он проходит перед звездой или почти перед ней, и гравитация MACHO искривляет свет, в результате чего звезда кажется ярче в примере гравитационного линзирования, известного как гравитационное микролинзирование . Несколько групп искали MACHO, пытаясь усилить свет микролинзами. Эти группы исключили возможность объяснения темной материи MACHO с массой в диапазоне 1 × 10. ⁻⁸ солнечных масс (0,3 лунных масс) до 100 солнечных масс. Одна группа, коллаборация MACHO, заявила в 2000 году, что обнаружила достаточное количество микролинз, чтобы предсказать существование множества MACHO со средней массой около 0,5 солнечной массы , достаточной, чтобы составлять, возможно, 20% темной материи в галактике. ^[2]Это предполагает, что MACHO могут быть белыми или красными карликами, имеющими схожие массы. Однако красные и белые карлики не совсем темные; они действительно излучают некоторый свет, поэтому их можно искать с помощью космического телескопа Хаббл и с помощью собственного движения исследований . Эти поиски исключили возможность того, что эти объекты составляют значительную часть темной материи в нашей галактике. Другая группа, коллаборация EROS2, не подтверждает сигнальные заявления группы MACHO. Они не обнаружили достаточного эффекта микролинзирования при чувствительности, большей в 2 раза. ^[3] космического телескопа Хаббл Наблюдения с помощью прибора NICMOS показали, что менее одного процента массы гало состоит из красных карликов. ^[4]^[5] Это соответствует незначительной доле массы гало темной материи. Поэтому проблема недостающей массы МАЧО не решается.

Типы

Иногда можно считать, что MACHO включают в себя черные дыры . Изолированные черные дыры без какой-либо материи вокруг них действительно черные, поскольку они не излучают света, а любой свет, падающий на них, поглощается, а не отражается. Черную дыру иногда можно обнаружить по ореолу яркого газа и пыли, который образуется вокруг нее как аккреционный диск, притягиваемый гравитацией черной дыры. Такой диск может генерировать струи газа, которые выбрасываются из черной дыры, поскольку он не может поглотиться достаточно быстро. Однако изолированная черная дыра не будет иметь аккреционного диска и ее можно будет обнаружить только с помощью гравитационного линзирования.Космологи сомневаются, что черные дыры непрямого коллапса составляют большую часть темной материи, поскольку черные дыры находятся в изолированных точках галактики. Самый крупный вклад в недостающую массу должен быть распределен по всей галактике, чтобы сбалансировать гравитацию. Меньшая часть физиков, в том числе Чаплин и Лафлин , считают, что широко принятая модель черной дыры неверна и ее необходимо заменить новой моделью — моделью черной дыры. звезда темной энергии ; в общем случае предлагаемой новой модели космологическое распределение темной энергии будет слегка неоднородным, и возможными кандидатами на роль MACHO могут быть звезды темной энергии первичного типа.

Нейтронные звезды , в отличие от черных дыр, недостаточно тяжелы, чтобы полностью коллапсировать, и вместо этого образуют материал, похожий на материал атомного ядра, называемый нейтронной материей . По прошествии достаточного времени эти звезды смогут излучать достаточно энергии, чтобы стать настолько холодными, что их станет слишком слабо, чтобы их можно было увидеть. Точно так же старые белые карлики также могут стать холодными и мертвыми, в конечном итоге становясь черными карликами , хотя Вселенная не считается достаточно старой для того, чтобы какие-либо звезды достигли этой стадии.

Коричневые карлики также были предложены в качестве кандидатов МАЧО. Коричневых карликов иногда называют «неудавшимися звездами», поскольку у них недостаточно массы для начала ядерного синтеза, как только их гравитация заставит их коллапсировать. Коричневые карлики примерно в тринадцать-семьдесят пять раз массивнее Юпитера. Сокращение материала, образующего коричневые карлики, нагревает их, поэтому они слабо светятся в инфракрасном диапазоне, что затрудняет их обнаружение. Обзор эффектов гравитационного линзирования в направлении Малого Магелланова Облака и Большого Магелланова Облака не выявил количества и типа событий линзирования, ожидаемых, если бы коричневые карлики составляли значительную часть темной материи. ^[6]

Теоретические соображения

Теоретические работы одновременно также показали, что древние MACHO вряд ли ответственны за большое количество темной материи, которая, как сейчас считается, присутствует во Вселенной. ^[7] Большой взрыв , как его понимают сейчас, не мог произвести достаточно барионов и при этом соответствовать наблюдаемому содержанию элементов. ^[8] включая обилие дейтерия . ^[9] Более того, отдельные наблюдения барионных акустических колебаний , как в космическом микроволновом фоне , так и в крупномасштабной структуре галактик, устанавливают ограничения на соотношение барионов к общему количеству материи. Эти наблюдения показывают, что большая часть небарионной материи необходима независимо от присутствия или отсутствия MACHO; ^[10] однако кандидаты MACHO, такие как первичные черные дыры , могли образоваться из небарионной материи (из добарионных эпох раннего Большого взрыва). ^[11]

См. также

Слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPS), альтернативная теория темной материи
Робастные ассоциации массивных барионных объектов (РАМБО)
Проект MACHO , наблюдательный поиск MACHO.

Ссылки

^ Кросвелл, Кен (2002). Вселенная в полночь . Саймон и Шустер . п. 165.
^ К. Алкок и др., Проект MACHO: результаты микролинзирования по результатам 5,7 лет наблюдений БМО . Астрофиз. Дж. 542 (2000) 281-307.
^ П. Тиссеран и др., Ограничения на содержание мачо в галактическом гало по данным обзора Магеллановых облаков EROS-2 , 2007, Astron. Астрофиз. 469, 387-404
^ Графф, Д.С.; Фриз, К. (1996). «Анализ поиска красных карликов космическим телескопом Хаббл : ограничения на барионную материю в галактическом гало». Астрофизический журнал . 456 (1): Л49-Л53. arXiv : astro-ph/9507097 . Бибкод : 1996ApJ...456L..49G . дои : 10.1086/309850 . S2CID 119417172 .
^ Наджита-младший; Тиде, врач общей практики; Карр, Дж.С. (2000). «От звезд к суперпланетам: начальная функция массы малой массы в молодом скоплении IC 348 *». Астрофизический журнал . 541 (2): 977–1003. arXiv : astro-ph/0005290 . Бибкод : 2000ApJ...541..977N . дои : 10.1086/309477 . S2CID 55757804 .
^ Пол Гилстер (22 апреля 2009 г.). «Вездесущие коричневые карлики: решение темной материи?» . centauri-dreams.org . Проверено 10 января 2019 г.
^ Кэтрин Фриз, Брайан Филдс и Дэвид Графф, [1] Ограничения на звездные объекты как темную материю нашего гало: кажется, требуется небарионная темная материя.
^ Брайан Филдс, Кэтрин Фриз и Дэвид Графф, [2] Ограничения химического состава белых карликов как темной материи гало, Astrophys. Дж. 534:265-276, 2000.
^ Арнон Дар, Темная материя и нуклеосинтез Большого взрыва . Астрофиз. Дж., 449 (1995) 550
^ Уэйн Ху (2001). «Промежуточное руководство по акустическим пикам и поляризации» .
^ Бернард Карр (2020). «Первичные черные дыры эпохи КХД: связь темной материи, бариогенеза и антропного отбора». arXiv : 1904.02129 [ astro-ph.CO ].

[1] Кросвелл, Кен (2002). Вселенная в полночь . Саймон и Шустер . п. 165.

[2] К. Алкок и др., Проект MACHO: результаты микролинзирования по результатам 5,7 лет наблюдений БМО . Астрофиз. Дж. 542 (2000) 281-307.

[3] П. Тиссеран и др., Ограничения на содержание мачо в галактическом гало по данным обзора Магеллановых облаков EROS-2 , 2007, Astron. Астрофиз. 469, 387-404

[4] Графф, Д.С.; Фриз, К. (1996). «Анализ поиска красных карликов космическим телескопом Хаббл : ограничения на барионную материю в галактическом гало». Астрофизический журнал . 456 (1): Л49-Л53. arXiv : astro-ph/9507097 . Бибкод : 1996ApJ...456L..49G . дои : 10.1086/309850 . S2CID 119417172 .

[5] Наджита-младший; Тиде, врач общей практики; Карр, Дж.С. (2000). «От звезд к суперпланетам: начальная функция массы малой массы в молодом скоплении IC 348 *». Астрофизический журнал . 541 (2): 977–1003. arXiv : astro-ph/0005290 . Бибкод : 2000ApJ...541..977N . дои : 10.1086/309477 . S2CID 55757804 .

[6] Пол Гилстер (22 апреля 2009 г.). «Вездесущие коричневые карлики: решение темной материи?» . centauri-dreams.org . Проверено 10 января 2019 г.

[7] Кэтрин Фриз, Брайан Филдс и Дэвид Графф, [1] Ограничения на звездные объекты как темную материю нашего гало: кажется, требуется небарионная темная материя.

[8] Брайан Филдс, Кэтрин Фриз и Дэвид Графф, [2] Ограничения химического состава белых карликов как темной материи гало, Astrophys. Дж. 534:265-276, 2000.

[9] Арнон Дар, Темная материя и нуклеосинтез Большого взрыва . Астрофиз. Дж., 449 (1995) 550

[10] Уэйн Ху (2001). «Промежуточное руководство по акустическим пикам и поляризации» .

[11] Бернард Карр (2020). «Первичные черные дыры эпохи КХД: связь темной материи, бариогенеза и антропного отбора». arXiv : 1904.02129 [ astro-ph.CO ].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]