1 Темная энергия в скоплении галактик Virgo А.Д. Чернин, В.П. Долгачев, Л.М. Доможилова (ГАИШ), И.Д. Караченцев, О.Г. Насонова (САО), P. Teerikorpi, M.J. - презентация

1 1 Темная энергия в скоплении галактик Virgo А.Д. Чернин, В.П. Долгачев, Л.М. Доможилова (ГАИШ), И.Д. Караченцев, О.Г. Насонова (САО), P. Teerikorpi, M.J. Valtonen (Turku), G.G. Byrd (Alabama)

2 2 (Riess et al. 1998, Perlmutter et al. 1999): * Вселенная расширяется с ускорением * Ускорение возникает из-за антитяготения * Антитяготение сильнее тяготения * Антитяготение создается темной энергией Наблюдения космологического расширения на самых больших ( Мпк) расстояниях

3 3 Энергетический состав Вселенной Radiation 0.01%

4 4 Глобальная космология ( CDM) Темная энергия в стандартной модели: * среда с плотностью ρ = Λ /(8 π G) > 0 в любой системе отсчета (c = 1) * уравнение состояния (Глинер 1965) p = - ρ * вакуум: движение и покой неразличимы

5 5 Антитяготение ОТО: сила тяготения пропорциональна сумме + 3 p Для темной энергии + 3 p = -2 < 0 ! (c=1)

6 6 Наблюдательные данные (2010) = (0,72 ± 0,03) г см -3 P / = - 1 ± 0,1 (c = 1)

7 7 Локальная космология * масштаб ~ 1-10 Мпк * хаббловские ячейки: группы и скопления галактик с потоками разбегания вокруг них * фон темной энергии * баланс тяготения и антитяготения

8 Местная хаббловская ячейка: Местная группа + местный хаббловский поток Karachentsev et al nanoverse 6 Mпк | |

9 Местная хаббловская ячейка: Местная Группа + местный хаббловский поток HST data Karachentsev et al. 2009

10 10 M F E F E FNFNFNFN Ньютон: F N = - G M R -2 Эйнштейн: F E = + (8 /3) G ρ R (на единицу массы) (на единицу массы) Поле сил вокруг сферической массы В системе центра массы

11 11 Закон всемирного антитяготения F = - G M eff /R 2 M eff = (4 /3) ( + 3 p) R 3 Для темной энергии + 3 p = -2 F E = + (8 /3) G R на языке ньютоновой механики

12 12 M Антитяготение сильнее тяготения, если R > R = [ 3 M/(8 ρ ) ] 1/3 R > R = [ 3 M/(8 ρ ) ] 1/3 Радиус нулевого тяготения Радиус нулевого тяготения R 1 (M/10 12 M sun ) 1/3 Mpс R 1 (M/10 12 M sun ) 1/3 Mpс (Chernin et al. 2000) (Chernin et al. 2000)

13 M F E F E FNFNFNFN РАДИУС НУЛЕВОГО ТЯГОТЕНИЯ R = [ 3 M/(8 ρ ) ] 1/3 Группы галактик: M = (1-10) M sun R = 1-2 Mpc Скопления галактик: M = (0.1-10) M sun R = 5-20 Mpc

14 Местная хаббловская ячейка РАДИУС НУЛЕВОГО ТЯГОТЕНИЯ R = Mpc M = (2-4) M sun, Karachentsev et al nanoverse 6 Mпк | |

15 Местная хаббловская ячейка Группа: R < R Тяготение доминирует Поток: R > R Aнтитяготение доминирует HST data Karachentsev et al R = Mpc

16 16 Ближайшие хаббловские ячейки CenA M81

17 17 Местная Вселенная

18 18 Скопление галактик Virgo: центральная область 1 o = 0.3 Mpc

19 19 ROSAT Центральная область Virgo: рентген

20 20 Virgo: рентген

21 21 Скопление Virgo и виргоцентрический поток Каraсhentsev & Nasonovа 2010 TRGB+Ceph = 37 N tot = 467 θ = 60 o

22 22 Скопление Virgo и виргоцентрический поток θ = 60 o Каraсhentsev & Nasonovа 2010 TRGB+Ceph = 37 N tot = 467

23 M F E F E FNFNFNFN VIRGO: RАДИУС НУЛЕВОГО ТЯГОТЕНИЯ R = [ 3 M/(8 ρ ) ] 1/3 Масса скопления (Karachentsev & Nasonova 2010, Tully & Mohayaee 2004) M = ( ) M sun R = 8-11 Mпк

24 24 ПОТЕНЦИАЛ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ VIRGO

25 25 R = 8-11 Mпк Скопление: R < R Тяготение доминирует Поток: R > R Антитяготение доминирует

26 26 Динамика виргоцентрического потока - G M R -2 + (8 /3) G ρ R d 2 R/dt 2 = F N + F E = - G M R -2 + (8 /3) G ρ R G M R -1 + (4 /3) G ρ R 2 + E, ½ (dR/dt) 2 = ½ V 2 = G M R -1 + (4 /3) G ρ R 2 + E, E = const E = const R : (8 G ρ /3) 1/2 R = H R, R : V (8 G ρ /3) 1/2 R = H R, H = (8 G ρ /3) 1/2 = km/s/Mpc H = (8 G ρ /3) 1/2 = km/s/Mpc

27 27 R V med = H med R H med = 68 km/s/Mpc H Виргоцентрический поток

28 28 Модель потока: минимальная скорость V min V par Virgocentric Flow

29 M F E F E FNFNFNFN Галактика в виргоцентрическом потоке Расстояние до центра Virgo (Karachentsev & Nasonova 2010): R MW = 17 Mpc F E /|F N | = (R MW /R ) 3 = 4-7 Virgo pool (Silk 1974, Peebles 1976): слабое дополнительное притяжение к Virgo Virgo push (Chernin, Karachentsev, Nasonova et al. 2010): сильное отталкивание от Virgo

30 30 Физическая природа темной энергии? Ее микроскопическая структура? Зельдович (1967): вакуум ОТО = вакуум квантовых полей Arkani-Hamed et al. (2000): ρ ~ (M EW /M P ) 8 P г см -3 M EW ~ 1 TeB, M P ~ TeB, P ~10 91 г см -3