• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
7 июля, 11:11
Александр Березин
1
1 221

Астрофизики предложили искать темную материю с помощью светящихся из-за нее звезд

❋ 4.4

Если темная материя состоит из тяжелых частиц, она должна взаимодействовать с объектами, слишком легкими, чтобы стать настоящими звездами. При этом они все начнут светиться, став темными звездами, посчитали авторы новой научной работы.

Темный карлик в представлении художника / © Sissa Medialab

В современной науке давно наблюдается кризис вокруг темной материи, которой во Вселенной в несколько раз больше, чем обычной. Долгое время была популярна гипотеза о том, что она состоит из вимпов — массивных частиц, взаимодействующих с обычными только через гравитацию. Отсутствие электромагнитного взаимодействия с ними объясняло бы, почему астрономы не наблюдают никакого излучения от них.

Эта гипотеза многим физикам казалось логичной, но проблемой ее стало полное отсутствие наблюдательных подтверждений от астрономов, несмотря на десятки лет поисков. На ускорителях частиц никаких признаков вимпов найти тоже не удалось. Что еще хуже, столкновения скоплений галактик (скажем, в скоплении Пуля) показало практически полное отсутствие «трения» (до есть взаимодействия через соударение) частиц темной материи между собой, при столкновениях. Такое поведение очень сложно объяснить с физической точки зрения, что поставило под сомнение всю концепцию.

Из этого кризиса наметилось два основных пути выхода. Сторонники первого, например российский физик Николай Горькавый, пришли к выводу, что темная материя вообще не состоит ни из каких частиц. В рамках такого подхода она — компактные шаровые скопления черных дыр, находящихся в гало вокруг галактик.

Есть и второй подход: вимпы существуют, просто нужны какие-то прорывные идеи по их обнаружению. Исследователи из США и Великобритании выпустили статью, где попробовали предложить как раз такую. Ее текст доступен на сервере препринтов Корнеллского университета, вскоре она будет опубликована в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Они изучили эффект, который должны оказывать вимпы на коричневые карлики, и обнаружили, что в зонах высокой плотности темной материи при этом должны появляться темные карлики.

Так авторы работы назвали объект, рожденный как обычный коричневый карлик — то есть тела массой от 0,013 до 0,075 солнечной — но затем начавшие «подпитываться» энергией аннигиляции вимпов, то есть частиц темной материи. Такая аннигиляция должна происходить не реже, чем с частицами обычной материи, при этом неизбежно выделяется энергия. В обычных условиях ее не так много, поэтому на тела, например, в Солнечной системе она заметным образом не влияет. Однако в рамках гипотезы вимпов они должны активнее всего скапливаться там, где плотность обычной материи выше всего — то есть в центрах галактик.

По расчетам авторов, в центре нашей Галактики концентрация вимпов так далека, что тела с массой коричневых карликов и даже чуть ниже могут заметно подогреваться аннигиляцией вимпов. В таком случае они будут светиться как нормальные коричневый карлики. Только последние со временем остывают (когда останавливаются исходные термоядерные реакции в ядре) и почти полностью перестают излучать, а темные карлики продолжат делать это неограниченное время, поскольку темная материя должна подогревать их чрезвычайно долго.
Конечно, ждать сотни миллионы лет, чтобы выделить те коричневые карлики, что упорно не гаснут, непрактично. Исследователи предложили метод, чтобы отличить их гипотетические темные карлики от обычных коричневых или очень тусклых красных.

Речь об избытке лития-7 во внешних слоях темных карликов. Поскольку они нагреваются темной материей равномерно — и во внешних слоях и в ядре — то температура в центре темного карлика не может превышать 2,5 миллионов градусов. А при такой не происходит уничтожение лития-7 с образованием гелия-4. Следовательно, заключили исследователи, в спектрах темных карликов должны быть заметные следы лития-7 — отсутствующие у обычных звезд, которые быстро «сжигают» литий-7 до гелия-4.

Правда, здесь возникает вопрос: как процессы выгорания лития-7 в ядре обычной тусклой звезды должны влиять на состав ее внешних слоев. Ученые ссылаются на то, что при малой массе звезды должны быть полностью конвективны — то есть их слои эффективно перемешиваются, отчего состав ядра и оболочки однородный. Но этот момент вызывает вопросы, потому что полное перемешивание требует очень существенного времени.

По мнению авторов работы, мощные космические телескопы типа «Джеймса Уэбба» уже могут увидеть темные карлики — то есть аналог коричневых карликов, но со следами лития-7 — в центре нашей Галактики. Здесь, правда, возникает вопрос о том, как это сделать: центр насыщен излучением множества звезд и различить на этом фоне особо тусклые объекты и их спектры объективно очень трудно.

Новая гипотеза довольно сложна в подтверждении наблюдениями. Одна из проблем: определить массу тусклого объекта без близких компаньонов очень сложно. А без знания массы трудно понять и то, будет ли объект достаточно маломассивным, чтобы стать полностью конвективным, с полным перемешиванием слоев.

Наконец, стоит помнить, что все многочисленные попытки найти следы темной материи любых видов в диске Галактики (не говоря уже о ее центре) пока не увенчались успехом. Это хорошо сочетается с гипотезами и теориями как в модели Горькавого (шаровых скоплений черных дыр в диске Галактики и не должно быть), но практически несовместимо с моделями, в которых темная материя состоит из частиц.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
21 августа, 14:41
Юлия Трепалина

В исследовании с участием более 8000 человек из США и семи азиатских стран ученые оценили, как стремление к политической онлайн-активности коррелирует с когнитивными способностями, выраженностью психопатических и нарциссических черт, а также страхом пропустить что-то важное.

19 августа, 15:54
Елена Авдеева

К любопытным выводам привели наблюдения японских ученых за пестролицыми буревестниками. Оказалось, эти птицы испражняются в основном на лету, намеренно избегая такой возможности на поверхности воды. Очевидно, предположили исследователи, это облегчает движения в воздухе взрослым особям с добычей во рту.

21 августа, 10:04
Дарья Губина

В феврале 2023 года телескоп KM3NeT засек «аварию» нейтрино. Мириады нейтрино постоянно пролетают через нас, но этой конкретной частице «посчастливилось» наткнуться на атом. Ученым повезло: это оказалось нейтрино рекордно высокой энергии. Откуда оно взялось?

16 августа, 19:09
Адель Романова

Астрономы подсчитали, что с поверхности летящего по Солнечной системе межзвездного объекта 3I/ATLAS каждую секунду испаряется около 40 килограммов водяного льда. Такую сильную кометную активность он проявил, будучи в три с половиной раза дальше Земли от Солнца. По мнению ученых, это довольно необычно.

19 августа, 15:54
Елена Авдеева

К любопытным выводам привели наблюдения японских ученых за пестролицыми буревестниками. Оказалось, эти птицы испражняются в основном на лету, намеренно избегая такой возможности на поверхности воды. Очевидно, предположили исследователи, это облегчает движения в воздухе взрослым особям с добычей во рту.

18 августа, 11:11
Денис Яковлев

За последнее десятилетие ученые создали несколько сложных систем «мозг — компьютер», которые позволяли преобразовывать мозговую активность людей, лишившихся способности говорить из-за различных заболеваний, в речь. Однако до сих пор удавалось расшифровать лишь небольшое количество слов. Теперь в США создали алгоритм, благодаря которому удалось распознать до 54 процентов «речи».

25 июля, 07:47
Адель Романова

Прибывшая из межзвездного пространства предполагаемая комета 3I/ATLAS движется по траектории, максимально удобной для гравитационных маневров управляемого корабля, при этом возможность ее отслеживания с Земли практически минимальна. По мнению некоторых ученых, такое «поведение» объекта наводит на определенные мысли.

6 августа, 20:59
Татьяна Пичугина

Примерно 12 800 лет назад в Северном полушарии началось резкое изменение климата, которое сопровождалось вымиранием мегафауны и угасанием культуры Кловис. Такое могло произойти, например, из-за прорыва пресных вод в Атлантику или мощного вулканического извержения. Несколько лет назад ученые обнаружили места на суше с повышенным содержанием элементов платиновой группы, прослоями угля, микрочастицами расплава. По их мнению, это может быть признаком пребывания Земли в потоке обломков кометы или астероида. В новой работе впервые представлены доказательства кометного события в позднем дриасе из морских осадочных толщ.

22 июля, 14:44
ФизТех

Команда исследователей из Сколтеха, МФТИ, Института искусственного интеллекта AIRI и других научных центров разработала метод, позволяющий не просто отличать тексты, написанные человеком, от сгенерированных нейросетью, но и понимать, по каким именно признакам классификатор принимает решение о том, является ли текст генерацией или нет.  Анализируя внутренние состояния глубоких слоев языковой модели, ученые смогли выделить и интерпретировать численные признаки, отвечающие за стилистику, сложность и «степень уверенности» текста.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
-
0
+
Вариант 1 нейтрино.Вариант два: если все галактики двигаться к сверхскоплению Шепли,то ускорение галактик будет зависеть от массы сверх копчения,так что возможно "темной" материи нет.Извините.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно