Слияние черных дыр объяснили взаимодействием темной материи самой с собой
Астрофизики создали новую модель образования сверхмассивных черных дыр — они возникают из черных дыр поменьше, слияние которых возможно благодаря внутреннему взаимодействию темной материи.
В новом исследовании предлодили решение давней загадки о том, как образуются самые тяжеловесные объекты во Вселенной — сверхмассивные черные дыры. В 2023 году астрофизики обнаружили фоновый шум — гул наногерцевых гравитационных волн приходящих со всех направлений, заполняющий космос. И предположили, что этот сигнал исходит от миллионов сливающихся пар черных дыр, каждая из которых в миллиарды раз массивнее нашего Солнца.
Однако, теоретические модели показали, что по мере того, как эти гигантские космические объекты сближаются по спирали, их движение останавливается на расстоянии около одного парсека друг от друга. То есть дистанция в чуть более 3 световых лет препятствует слиянию. Этот феномен получил название «проблема последнего парсека».
Проблема не только в противоречии теории о том, что сливающиеся черные дыры являются источником гравитационного фона, но и в расхождении с теорией, согласно которой сверхмассивные черные дыры растут за счет слияния менее массивных черных дыр.
В текущих представлениях черные дыры при сближении тормозятся, теряя импульс за счет испускания гравитационных волн. Проблема в том, что потери эти недостаточны, чтобы обеспечить такую потерю черными дырами скорости, которая привела бы к их достаточному для слияния сближению. Это и называют проблемой последнего парсека (3,26 световых лет).
Темная материя — это невидимая материя, составляющая около 95 процентов материи во Вселенной. Мы не можем ее увидеть напрямую, но ее гравитационное влияние на видимую материю неоспоримо.
Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, предложило решение этой загадки. До сих пор предполагалось, что частицы темной материи между собой никак не взаимодействуют (кроме как гравитационно). Авторы показали, что если такие негравитационные взаимодействия частиц темной материи между собой допустить (с теоретической точки зрения), то это поможет сверхмассивным черным дырам преодолеть этот последний парсек разделения и слиться.
Согласно такой модели само внутреннее взаимодействие темной материи частиц темной материи не дает им разлетаться из окрестностей пары сливающихся черных дыр. Поэтому так называемое динамическое трение (гравитационной природы) между частицами темной материи и сверхмассивными черными дырами должно длиться дольше и работать эффективнее, чем считалось ранее. Если ранее предполагалось, что частицы темной материи, давшие небольшое динамическое торможение черной дыре, затем быстро улетают из ее окрестностей за счет получения дополнительного импульса от черной дыры, то в новой модели быстрый вынос темной материи из окрестностей черной дыры не происхолдит. Это позволяет гравитации между черными дырами и темной материей продолжать действовать, уменьшая импульс ЧД и позволяя их парам продолжать сближаться вплоть до слияния. Открытие также объясняет происхождение фона наногерцевых гравитационных волн.
Астрофизики также предсказали, что спектр гравитационных волн, наблюдаемый с помощью пульсарных временных наблюдений (метода обнаружения гравитационных волн по пульсарам), должен быть смягчен на низких частотах. Это согласуется с уже существующими данными, и новые наблюдения могут подтвердить это в ближайшие годы.
Кроме решения проблемы последнего парсека, такой подход становится инструментов в изучении свойств самой темной материи. Поскольку движение сверхмассивных черных дыр чувствительно к свойствам темной материи, наблюдения за их слиянием поможет лучше понять природу этих загадочных частиц.
Так исследователи уже обнаружили, что смоделированное ими взаимодействие между частицами темной материи также объясняет форму галактического гало (сферического образования, в которые погружена каждая галактика, состоящее в основном из темной материи).
Таким образом, новая модель не только решает проблему последнего парсека, объясняя природу возникновения сверхмассивных черных дыр, но и проливает свет на темную материю, — самое загадочное явление в современной Вселенной. Проблемой новой гипотезы остается то, что если частицы темной материи как-то взаимодействуют между собой, то это должно проявляться в целом ряде вопросов. Но пока отчетливых признаков такого взаимодействия астрофизикам найти не удалось.
Как уже писал Naked Science, есть и другая точка зрения на наногерцовые гравитационные волны. В 2021 году физик Николая Горькавый спрогнозировал, что Вселенная должна быть пронизана реликтовыми наногерцовыми гравитационными волнами. Но порождены они не слиянием обычных черных дыр, а слиянием массы особо крупных черных в момент коллапса прошлой Вселенной.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ и ИППИ РАН выяснили, что у квантовых полей вблизи черных дыр (или ускоренно расширяющейся Вселенной) есть «порог нагрева». До этого порога чем выше температура, тем быстрее поле «забывает» свое прошлое. А выше порога нагрев уже не помогает: скорость забывания становится постоянной и определяется не температурой, а самой формой пространства (например, размером горизонта).
Почему один человек легко заводит друзей, а другой предпочитает держаться в стороне? Откуда берется привычка все планировать? Почему некоторые люди сомневаются в себе? Международный коллектив ученых проанализировал данные о геномах миллиона человек и выявил 1260 независимых генетических вариантов, связанных с основными пятью чертами личности человека. Результаты исследования показали, что на индивидуальные особенности личности влияет не только воспитание, опыт и окружающая среда, но также гены.
Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Американские арахнологи открыли в Скалистых горах на севере Айдахо новый вид паука из рода Hexura, представители которого прежде встречались лишь на северо-западе США и в Канаде. Обнаруженная группа живет примерно в 500 километрах восточнее известного науке ареала. Пауки Hexura тесно связаны с местом обитания и не расселяются на большие расстояния, поэтому ученым еще предстоит выяснить, как новый вид оказался так далеко от известных популяций.
Европейская колонизация резко изменила жизнь коренных народов Австралии и поставила под угрозу их связь с традиционными землями. Археологи изучили наскальное искусство на севере континента и выяснили, что после начала контактов художники стали чаще изображать гигантских мифических существ, включая почти семиметрового змея.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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