Гипотетическая темная материя ионизирует газ в центре Млечного Пути
Темной материи во Вселенной примерно в пять раз больше, чем привычного нам видимого вещества. По ее гравитационному воздействию ученые могут вычислить наличие и распределение темной материи, но увидеть ее саму или хотя бы рассчитать массу частиц пока не получается. Авторы новой работы показали, что необычное поведение газа в центре Галактики может быть следствием аннигиляции частиц темной материи — значит, можно вывести их массу.
Галактический центр Млечного Пути, расположенный на расстоянии приблизительно 26 тысяч световых лет от Земли, — ожидаемо неспокойное место. Астрономы давно используют эту область радиусом примерно в 3,2 тысячи световых лет как «лабораторию» для изучения физики в экстремальных условиях. Особенно привлекает центральная молекулярная зона (CMZ), наполненная массивными и плотными молекулярными облаками.
CMZ неравномерно окружает центр Галактики, ее диаметр составляет от 1,6 до 1,9 тысячи световых лет. Конечно, чем ближе к центру, тем плотнее газ. Эта область сильно отличается от остальной Галактики по плотности, температуре и динамике газа, которого там очень много — около 60 миллионов солнечных масс. Есть еще одно важное отличие: этот газ сильно ионизирован, в сотни и даже тысячу раз сильнее, чем в остальных областях Галактики.
«В центре нашей Галактики расположены огромные облака положительно заряженного водорода, которые не первое десятилетие озадачивают ученых, потому что обычно такой газ находится в нейтральном состоянии. Так что же поставляет достаточно энергии, чтобы выбивать электроны из молекул? Судя по характеристикам энергии, исходящей из этой части Галактики, ее поставляет постоянный „бурлящий“ источник. По нашим данным, это может быть гораздо более легкая форма темной материи, чем та, которую изучают в современных моделях», — объяснил один из трех авторов нового исследования Шайям Балажи (Shyam Balaji), физик-теоретик из Королевского колледжа Лондона, специализирующийся на изучении физики астрочастиц и космологии.
Из-за высокой плотности газа ультрафиолетовое и рентгеновское излучение не пробивается в центральную молекулярную зону, поэтому они не могут ионизировать газ. Остается лишь один «традиционный» источник энергии — космические лучи. Вот только они тоже оказались недостаточно эффективными в передаче энергии, как показали расчеты, проведенные в исследовании, опубликованном в 2024 году в журнале Astronomy & Astrophysics. Более того, космические лучи физически не могут поставлять энергию достаточно равномерно и постоянно.
Авторы новой статьи предлагают другое решение — частицы темной материи. Аннигилируя, эти гипотетические частицы распадаются на пару из электрона и позитрона, которые, разлетаясь, отдают энергию окружающему газу. При достаточной плотности газа и энергии частиц порядка десятков миллионов электронвольт они смогут разлетаться лишь на несколько сотен световых лет, то есть оставаться в пределах облаков CMZ. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Важно, что такие частицы темной материи должны быть достаточно маломассивными, меньше 100 миллионов электронвольт. Не так давно самой популярной версией природы темной материи были вимпы — гипотетические слабовзаимодействующие массивные частицы в миллиарды электронвольт, но в последние годы они все чаще подвергаются сомнению. Авторы новой работы тоже считают, что частицы темной материи должны быть меньше.
Наконец, предложенная исследователями форма и поведение частиц темной материи может объяснить природу гамма-линии 511 килоэлектронвольт, которая наблюдается в ядре Галактики. Эта линия возникает при аннигиляции позитрона и электрона. Их постоянным источником в центральной области Млечного Пути могут быть те самые распадающиеся маломассивные частицы темной материи, ионизирующие плотные облака газа.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии