Отчего вымерли динозавры? Этот вопрос не дает покоя исследователям уже очень давно. Одной из доминирующих версий является столкновение Земли с массивным небесным телом около 65 млн. лет назад – астероидом или кометой, на которое указывает одновременное вымирание порядка 16% семейств морских и порядка 18% семейств сухопутных животных. Но почему это столкновение произошло именно в конце мелового периода – когда, казалось бы, период интенсивной бомбардировки нашей планеты уже давно закончился, и началось бурное развитие жизни в самых разных ее формах? Все дело в существовании определенной области за пределами Солнечной системы, наполненной льдом и межзвездным веществом, в которой предположительно (поскольку напрямую эту область наблюдать пока не удается) существует довольно большое количество комет и других космических объектов, периодически меняющих свою траекторию и приближающихся к Земле и другим планетам.
Облако Оорта
Эта область, получившая название Облако Оорта, раскинулась очень далеко за пределами Солнечной системы – от 50 до 100 тысяч астрономических единиц (равных среднему расстоянию от Земли до Солнца), что, для сравнения, равно примерно четверти расстояния до ближайшей звезды, Проксима Центавра. Облако это в целом стабильно – с момента формирования нашей планеты в геологическом смысле количество столкновений Земли с массивными небесными телами не так велико. Причем, что интересно, наблюдаются всплески активности комет, происходящие примерно раз в 35 млн. лет. К счастью, большинство из комет попросту не долетают до Земли, раздираемые на части гравитационным полем других планет-соседок по Солнечной системе, – и по отдельности эти осколки не так опасны, по крайней мере, на планетарном уровне. Хотя если посмотреть на результаты падения осколков кометы Шумейкеров-Леви на Юпитер в 1994-м году, трудно отказаться от мысли, что для Земли такой же катаклизм мог бы иметь очень серьезные последствия. Но что именно заставляет кометы покидать облако Оорта и направляться к Земле по сходящейся траектории? Есть две основные версии – одна связана с влиянием пока не обнаруженной звезды-компаньона Солнца, вторая – с осцилляциями гравитационного поля при прохождении Солнечной системы через галактический диск (плоскость) Млечного пути. Однако, как аргументируют Лиза Рэндалл и Мэтью Рис из Гарвардского Университета в мартовском выпуске Physics World, гравитационного поля только видимой материи в галактическом диске недостаточно для того, чтобы значительно изменять траектории движения комет в облаке Оорта.
Истинные причины сути вещей часто скрыты от глаз наблюдателя
В 1933 году американский астроном швейцарского происхождения Фриц Цвикки, оценивая массу галактического скопления в созвездии Кома по скорости вращения галактик (а их там насчитывается около 600) – так называемую динамическую массу, пришел к выводу о расхождении полученной величины с массой, оцененной по светимости входящих в состав галактик звезд. Причем расхождение составило 50 раз! Так появился термин «темная материя» (который Цвикки, к слову, позаимствовал из работы Оорта). Сегодня астрофизики оценивают долю видимой (испускающей свет) звездной материи всего лишь в менее процента от общей массы Вселенной. На темную материю, состоящую из барионного (обычного) вещества — планет, погасших или так и не зажегшихся звезд, межгалактического газа, а также небарионного вещества – нейтрино и лептонов, еще пара десятков процентов. Остальное – так называемая темная энергия, но про неё – в другой раз.
Основная проблема с темной материей заключается в том, что её трудно обнаружить – являясь электрически нейтральной, её можно «засечь» только по гравитационному взаимодействию. Расчеты астрофизиков, подтверждаемые некоторыми наблюдениями, показывают, что темная материя в основном сосредоточена в виде гало вокруг нашей галактики – подобно облаку Оорта вокруг нашей Солнечной системы. Рэндалл, Рис, а также Джиджи Фан и Андрей Кац в прошлом году выдвинули гипотезу, что часть темной материи может частично взаимодействовать с обычным веществом путем обмена «темными» фотонами – квантами электромагнитного излучения. В результате эта часть темной материи (порядка 5% от общего количества), по мнению четверки теоретиков, может сформировать «теневой» галактический диск, находящийся в той же плоскости, что и плоскость нашего Млечного пути. В своей работе, препринт которой доступен на arXiv, Рэндалл и Рис показали, что поверхностная плотность галактического диска в общепринятой модели (обычная материя в центре, темная – на периферии) составляет порядка 7 солнечных масс на квадратный парсек, в то время как в предложенной новой модели (в которой порядка 5% темной материи находится в «теневом» диске) поверхностная плотность составляет порядка 10 солнечных масс на квадратный парсек, а толщина этого «теневого диска» составляет порядка 10 парсек. Помимо того, что предложенная модель позволяет лучше объяснить наблюдаемые флуктуации стабильности облака Оорта, такой «теневой диск» вполне по силам обнаружить с помощью миссии Gaia европейского космического агентства. Таким образом, если это предположение подтвердится, научное сообщество сможет лучше понять, как в действительности ведут себя кометы, в том числе – способные угрожать существованию жизни на Земле.
Источник: PhysicsWorld.
Ссылки по теме: