Masszív kompakt halo objektum

A masszív asztrofizikai kompakt haloobjektum ( MACHO ) egy csillagászati ​​objektum , amely képes megmagyarázni a sötét anyag jelenlétét a galaxisok halójában . 

A MACHO bemutatjaA [ tisztázza ] egy közönséges barion anyagból álló objektum, amely kevés energiát sugároz vagy egyáltalán nem sugároz, és anélkül mozog a csillagközi térben, hogy bármilyen bolygórendszerhez kapcsolódna. Mivel a MACHO-k nem fényes tárgyak, nehéz felismerni őket. A MACHO-k lehetnek fekete lyukak , neutroncsillagok , barna törpék vagy árva bolygók . Néha a fehér törpék és a nagyon halvány vörös törpék a MACHO kategóriába sorolhatók .

A MACHO kifejezést Kim Griest asztrofizikus javasolta 1991 - ben  [1] [2] . Ez a mozaikszó a spanyolra utal. macho - " macho , dork" a WIMP kifejezés ellentéte [1] a korábban Michael Turner amerikai kozmológus által javasolt [3] hipotetikus nem-barionos, gyengén kölcsönhatásba lépő, nagy tömegű elemi részecskékre, amelyek gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba a közönséges anyaggal, és ezek közé tartoznak. a fő jelöltek a sötét anyag szerepére ( angolul wimp - "bore, gyenge") [4]  

Típusok

A fekete lyukakat néha fényes gázból és porból álló glória észleli, amely akkor képződik, amikor az akkréciós korongot a fekete lyuk gravitációja elpusztítja . Egy ilyen korong gázsugarat hozhat létre , amely egy fekete lyuk közeléből kilökődik. Egy elszigetelt fekete lyuknak nem lesz akkréciós korongja, és csak gravitációs lencsékkel lehet kimutatni .

A kozmológusok megkérdőjelezik azt az állítást, hogy a MACHO-k a sötét anyag jelentős részét teszik ki, mivel a fekete lyukak a galaxis elszigetelt pontjain találhatók. De a sötét anyagot alkotó objektumok legnagyobb részét egyenletesen kell elosztani a galaxisban a gravitáció egyensúlya érdekében. Egyes fizikusok, például George Chaplin ( eng.  George Chapline ) és Robert Laughlin ( eng.  Robert B. Laughlin ) úgy vélik, hogy a fekete lyukak elfogadott modellje helytelen, és egy új modellel kellene helyettesíteni: - az úgynevezett sötét energia csillag hipotézis . Általános esetben az új modell esetében a sötét energia eloszlása ​​rongyos lesz, és a fő típusú sötét energiájú csillagok lehetséges MACHO jelöltek lehetnek.

Elméleti megfontolások

Elméleti megfontolások kimutatták, hogy kicsi annak a valószínűsége, hogy a régi MACHO objektumok nagymértékben hozzájárulnak a jelenlegi sötét anyag mennyiségéhez az Univerzumban [5] . A modern elképzelések szerint az Ősrobbanás során nem jöhetett létre kellő számú barion [6] [7] . A barionok akusztikus oszcillációinak egyedi megfigyelései mind a mikrohullámú háttérben , mind a galaxisok nagy léptékű eloszlásában korlátozzák a barionok számának az Univerzumban lévő anyag teljes mennyiségéhez viszonyított arányát. Az ilyen megfigyelések azt mutatták, hogy a MACHO jelenlététől vagy hiányától függetlenül a nem barionos anyag frakciójának nagynak kell lennie.

Felfedezés

A MACHO észlelhető, amikor elhaladunk egy csillag előtt, mivel az objektum gravitációja elhajtja a fény útját, amitől a csillag fényesebbnek tűnik a gravitációs mikrolencsék hatására . Kutatók több csoportja is kísérletet tett a MACHO objektumok kimutatására mikrolencsés fényerősítés keresésével. A vizsgálat eredményei alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a sötét anyag jelenléte nem magyarázható a MACHO jelenlétével az 1⋅10 -8 és 100 naptömeg közötti tömegtartományban. A MACHO együttműködés azt állította, hogy kellően megbízható mikrolencsés megnyilvánulásokat észleltek ahhoz, hogy előre jelezzék nagyszámú, körülbelül 0,5 naptömegű MACHO jelenlétét, ami képes megmagyarázni Galaxisunkban a sötét anyag körülbelül 20%-ának jelenlétét [8] . Ez a következtetés arra utal, hogy a MACHO objektumok lehetnek fehér törpék vagy vörös törpék, amelyek tömege hasonló. A fehér és vörös törpék azonban nem teljesen sötétek; némi sugárzást bocsátanak ki, így az égboltfelmérések során kimutathatók. A folyamatban lévő felülvizsgálatok lehetővé tették annak a feltételezésnek az elutasítását, hogy az ilyen objektumok a galaxisunk sötét anyagának jelentős részét alkotják. A kutatók egy másik csoportja, az "EROS2 együttműködés" nem erősítette meg az első csoport eredményeit. Nem mutattak ki elegendő számú mikrolencsés jelenséget kétszeres érzékenység mellett [9] . A Hubble teleszkóp NICMOS műszerével végzett megfigyelések azt mutatták, hogy a halo tömegének kevesebb mint egy százaléka vörös törpe [10] [11] , ami a sötét anyag halo tömegének elhanyagolható hányadának felel meg.

Jegyzetek

  1. 1 2 "A WIMP-k egyik fő alternatívájaként ezt az utóbbi osztályt minden bizonnyal összefoglaló néven Massive Astrophysical Compact Halo Objects-nek (MACHO-knak) kellene nevezni". — Griest K. A galaktikus mikrolencse mint masszív, kompakt haloobjektumok kimutatásának módszere  //  The Astrophysical Journal. - 1991. - 1. évf. 366 . - 412. o . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/169575 . - .
  2. Croswell, Ken. Az Univerzum éjfélkor. - Simon és Schuster , 2002. - 165. o.
  3. Steigman G. , Turner MS Cosmological constraints on the properties of gyengén kölcsönható masszív részecskék  (angol)  // Nuclear Physics B. - 1985. - Vol. 253 . - P. 375-386 . — ISSN 0550-3213 . - doi : 10.1016/0550-3213(85)90537-1 .
  4. Turner MS (2022), The Road to Precision Cosmology, arΧiv : 2201.04741 . 
  5. Katherine Freese, Brian Fields és David Graff, [1] Korlátok a csillagok objektumaira, mint a fényudvarunk sötét anyagára: úgy tűnik, nem-barionos sötét anyagra van szükség
  6. Brian Fields, Katherine Freese és David Graff, [2] A fehér törpék, mint halo-sötét anyag, Astrophys vegyi mennyiségi korlátai. J. 534:265-276, 2000.
  7. Arnon Dar, Dark Matter and Big Bang Nucleosynthesis Archiválva : 2020. március 17. a Wayback Machine -nél . Astrophia. J. 449, 550 (1995)]
  8. C. Alcock és társai, The MACHO Project: Microlensing Results from 5,7 Years of LMC Observations Archivált 2020. június 8-án a Wayback Machine -nél . Astrophia. J. 542 (2000) 281-307
  9. P. Tisserand et al., Limits on the Macho Content of the Galactic Halo from the EROS-2 Survey of the Magellanic Clouds , 2007, Astron. Astrophia. 469, 387-404
  10. David Graff és Katherine Freese, [3] , A Hubble űrteleszkóp vörös törpék keresésének elemzése: a barion anyag határai a galaktikus halóban, Astrophys. J. 456:L49, 1996.
  11. J. Najita, G. Tiede és S. Carr, A csillagoktól a szuperbolygókig: Az alacsony tömegű kezdeti tömegfunkció a fiatal halmazban IC 348. The Astrophysical Journal 541, 1 (2000), 977–1003