Скопление Пуля как аргумент против тёмной материи

http://backreaction.blogspot.se/2017/01/the-bullet-cluster-as-evidence-against.html
  • Перевод
Давным-давно на задворках Вселенной столкнулись два галактических скопления. Их столкновение разорвало галактики и оставило после себя две изменённых кучи звёзд и газ, разлетающиеся друг от друга, судьба которых была неизвестна.

image

Четыре миллиарда лет спустя любопытная группа гуманоидных форм жизни на водной основе пытается разобраться в столкновении галактик. Они направляют свои телескопы на остатки кластеров и удивляются их странной форме. Называют они их «скопление Пуля».

На изображении скопления можно увидеть три наложенных друг на друга типа данных. Во-первых, звёзды и галактики в оптическом режиме. Во-вторых, выделенные красным регионы, показывающие распространение горячего газа, полученные от рентгеновских измерений. В-третьих, голубые регионы, показывающие искривление пространства-времени, полученные из гравитационного линзирования, искривляющего форму галактик, находящихся за скоплением.

Скопление Пуля играет важную роль в понимании Вселенной гуманоидами. Предыдущие их поколение уже обнаружило, что их объяснение гравитационного притяжения материи не соответствует наблюдениям. Внешние звёзды многих галактик двигались быстрее, чем нужно, что означало, что гравитационное притяжение было сильнее, чем говорили их теории. Галактики в скоплениях также двигались очень быстро. Гуманоиды заключили, что их теория, по которой гравитация была причиной кривизны пространства-времени, нуждается в изменении.

Некоторые из них утверждали, что гравитацию они всё-таки поняли правильно. Они считали, что существует дополнительный тип невидимой, «тёмной материи», взаимодействующий так слабо, что это не имеет никаких последствий, кроме дополнительного гравитационного притяжения. Они даже безуспешно пытались поймать неуловимые частицы. Эксперимент за экспериментом ничего не давали. Проходили десятилетия. И всё-таки они заявляли, что частицы тёмной материи просто взаимодействуют ещё слабее. Они строили всё более крупные эксперименты для их поимки.

Тёмная материя была удобным изобретением. Она может распространиться в нужных количествах там, где необходимо, и таким образом оправдать все данные по галактикам и их скоплениям. Но, хотя тёмная материя хорошо соответствовала данным, она не объясняла, почему модификация гравитационного притяжения получается настолько систематической. С другой стороны, с модификациями гравитации было трудно работать, особенно с динамикой ранней Вселенной, которую гораздо легче было объяснить при помощи частиц тёмной материи.

Чтобы двигать науку, любопытным учёным нужно было разделить две гипотезы: изменённая гравитация или частицы тёмной материи? Им нужно было наблюдение, устраняющее одну из двух идей, неопровержимое доказательство – скопление Пуля.

Теорию частиц тёмной материи окрестили «согласованной моделью» (а также ΛCDM). Она сильно зависела от компьютерных симуляций, оптимизированных для соответствия наблюдаемым структурам Вселенной. Из них учёные могли вывести частоту, с которой должны сталкиваться галактические скопления и типичную относительную скорость, с которой они должны сталкиваться.

Из рентгеновских наблюдений стало известно, что скорость столкновений галактик в скоплении Пуля составляла примерно 3000 км/с. Но такие высокие скорости практически никогда не встречались в компьютерных симуляциях, основанных на частицах тёмной материи. Учёные оценили вероятность столкновения, произошедшего в районе скопления, в один шанс из 10 миллиардов, и заключили: наблюдаемое нами столкновение несовместимо с согласованной моделью. Именно так скопление Пуля стало сильным доказательством в пользу изменённой гравитации.

Однако через несколько лет некоторые изобретательные гуманоиды оптимизировали компьютерные симуляции, описывающие тёмную материю, и получили более оптимистическое предсказание вероятности найти нечто вроде скопления Пуля, $4,6 \times 10^{-4}$. Вскоре после этого они ещё раз уточнили вероятность и получили $6,4 \times 10^{-6}$.

Так или иначе, скопление Пуля оставалось удивительно маловероятным событием для теории тёмной материи. И наоборот, его очень легко было разместить в теориях изменённой гравитации, в которых столкновения на относительно высоких скоростях происходят гораздо чаще.

Это может звучать как история из параллельной вселенной – но это правда. Скопление Пуля – не неопровержимое доказательство теории тёмной материи, как вам сообщают об этом СМИ. Его можно объяснить при помощи теорий изменённой гравитации. И сложно объяснить при помощи тёмной материи.

Почему же мы так редко читаем о трудностях, представляемых скоплением для тёмной материи? Потому, что научно-популярные СМИ не любят вещей сложнее, чем простое объяснение с примечанием «научный консенсус». Разве не очевидно, что видимая материя отделена от центра гравитационным притяжением?

Но изменение гравитации проводится при помощи ввода дополнительных полей, спариваемых с гравитацией. Нет причин, по которым в динамической системе эти поля должны фокусироваться там же, где присутствует нормальная материя. Можно было бы ожидать, что изменённая гравитация также будет неголономной, что приведёт к наблюдаемой в этом и других столкновениях делокализации.

Настоящим испытанием изменённой гравитации будет не скопление Пуля, а правильное описание ранней Вселенной, объяснение изобилия частиц и флуктуаций температур в реликтовом излучении. Скопление Пуля – всего лишь отвлекающий манёвр, использующийся в СМИ. Это простое объяснение. Но простые объяснения почти всегда неправильные.
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 14
  • +4
    О, эти космологические споры холодными пятничными зимними вечерами…
    Чего-то не то нам пишет Сабина Хоссенфелдер. Вон то красное — видимое нам распределение вещества, а вон то синее — восстановленное распределение по гравитационному линзированию. Поскольку у нас красное резко не совпадает с синим, мы начинаем чего-то подозревать. Мейнстримное подозрение — там чего-то невидимое нам искривляет пространство. Побочное подозрение — мы не по тем формулам это искривление считаем. Ну ок, делов-то — берём измененную формулу, тестируем и смотрим, совпадёт ли у нас синее с красным. Но этого, как я понимаю, никто не делал. Вместо этого апеллируется к малой вероятности столкновения галактик со скоростью 3000 км/с. Ну хорошо, малая вероятность. Так оно у нас вообще-то пока одно такое, это скопление, чего-то похожего на него, насколько я знаю, пока не нашли. Повод чесать голову по поводу вероятности будет, когда найдут ещё парочку таких же «пуль».
    • +3
      Есть ещё кластер macs j0025. 4–1222.

      Статью про него я не читал, читал только про буллет, а картинку про макс просто взял для дополнения доклада, который недавно делал как раз на тему ТМ.
      Если кому интересно вот довольно объемный обзор касающийся темной материи, но никаких альтернативных моделей гравитации он не рассматривает. Там всё таки больше про кандидаты и поиск.
      • 0
        Давным-давно, в одной далекой галактике… А если серьезно, то где-то я встречал упоминание именно Пули и аналогичных разорванных галактик именно в контексте доказательства наличия темной материи: дескать, вот, смотрите, в нормальных галактиках материя погружена в центр темного гало, так? Но при столкновении галактик обычная материя галактик в итоге быстро замедляется, а вот темная материя (взаимодействующая только гравитационно, т.е. бесстолкновительно) продолжает двигаться дальше, замедляясь только из-за удаления от центра масс системы. Отсюда и разница между видимым и гравитирующим. Ничем другим, дескать, такое объяснить нельзя.
        • +1
          Ну да, собственно, в этом красота эксперимента. Природа предоставила нам такие идеальные условия для определения того где же на самом деле сосредоточена масса скоплений. Фишечка то в том, что основная масса (видимого вещества) в межгалактическом газе, и когда у вас как в буллете два субкластера столкнулись, то звезды и галактики никак не провзаимодействовали, а вот газ столкнулся и остался позади. Итого вы отделили газ от субкластеров, и теперь если посмотрите — а как же там распределен гравитационный потенциал, то увидите, что он почему то всё ещё связан с субкластерами, а не с газовым облаком. Вывод — либо основная масса видимого вещества не в газе (ну я думаю тут сложно ошибиться, вы прикиньте если такая гигантская область в рентгене излучает, какая там сосредоточена масса по сравнению в галактиками), либо — видимо все таки это тёмная материя.
          • 0
            основная масса (видимого вещества) в межгалактическом газе
            Для данного случая все-таки — во внутригалактическом (межзвездном).
            • 0
              Нет если посмотрите статью про буллет там как раз intracluster plasma.
              However, during a merger of two clusters, galaxies be-
              have as collisionless particles, while the fluid-like X-ray
              emitting intracluster plasma experiences ram pressure.
              Therefore, in the course of a cluster collision, galaxies
              spatially decouple from the plasma
            • 0
              Если плотность межгалактического газа меньше одного атома водорода на кубический дециметр, то, возможно, он не весь прореагировал при столкновении кластеров и затормозился? Или об этом судят по интенсивности рентгеновского излучения?
              Возможно, часть газа прореагировала в большом объёме пространства, но ещё большая часть покинула этот объём вместе с галактиками и их общая масса создаёт наблюдаемое гравитационное линзирование. Или кластеры столкнулись краями, и мы видим площадь сечения их газовых облаков. Края остались, а основная масса ушла в «голубую область».
              • 0
                Не могут два облака пролететь сквозь друг друга и не столкнуться. Плотность конечно низкая, но и размеры дофига парсек. Столкновение неизбежно :)
                Вот макрообъекты типа звёзд — они да, не задерживаются.
            • 0
              Если частицы тёмной материи не будут найдены, то грош цена теориям с её привлечением. Введение ТМ показывает лишь бессилие науки объяснить наблюдаемые явления.

              Раньше и теплород существовал в научных теориях.
            • +1
              О, спасибо! Там в статье для этого кластера оценивают скорость столкновения в ~2000 км/с.
            • 0
              ну хорошо, малая вероятность

              вероятность появления этих гуманоидов поменьше будет :)
            • 0

              Мы на водной основе?
              Считал, что на углеродной

              • 0
                Видать посчитали по процентному содержанию…
                • 0
                  CNOH.
                  Но считается, что углеродная жизнь возможна и на аммиачной или фторводородной основе. А может даже и в жидком метане.

                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                Самое читаемое