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 Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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