Пульсары рассказывают о невидимом: поиск ультралегкой темной материи с помощью радиотелескопов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Темная материя — одна из любимых тем современных физиков. По расчетам, она составляет около 85% всей материи во Вселенной, но ее природа до сих пор неизвестна. Темная материя не взаимодействует со светом, поэтому ее нельзя наблюдать прямо с помощью обычных телескопов. Однако она оказывает гравитационное влияние на обычную материю, и это позволяет ее косвенно обнаруживать и изучать.

Существует множество гипотез о том, из чего состоит темная материя. Одна из них предполагает, что темная материя состоит из очень легких частиц, которые называются ультралегкой темной материей. Эти частицы имеют массу порядка 10^−24eV или меньше, что в миллионы раз меньше, чем масса электрона. Такие частицы могут потенциально объяснить некоторые наблюдаемые аномалии в астрофизике, такие как недостаток малых галактик или избыток гамма-излучения из центра Млечного Пути.

Художественная визуализация концепта Системы Синхронизации Пульсаров
Автор: David Champion/MPIfR Источник: phys.org

Но как можно обнаружить такие частицы, если они не взаимодействуют ни со светом, ни с обычной материей? Оказывается, что есть один способ, который использует особые объекты в космосе — с помощью пульсаров. Пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают регулярные импульсы радиоволн. Эти импульсы можно регистрировать на Земле с помощью радиотелескопов. Пульсары очень точно сохраняют свой период вращения, поэтому их называют космическими часами.

Если вокруг пульсара есть ультралегкая темная материя, то она создает периодические изменения в гравитационном потенциале, в котором движется радиолуч пульсара. Это приводит к тому, что время прихода импульсов на Землю меняется с характерной периодичностью, зависящей от массы частиц темной материи. Этот эффект можно искать, сравнивая время прихода импульсов от разных пульсаров, которые располагаются в разных направлениях на небе. Такой метод называется системой синхронизации пульсаров (PTA).

Европейская система синхронизации пульсаров (EPTA) — это международный проект, в котором участвуют шесть радиотелескопов, которые расположили в разных странах Европы. EPTA собирает данные почти 25 лет, и недавно опубликовал свои результаты в журнале Physical Review Letters.

Авторы статьи проанализировали волну данных, которая охватывает период с 1998 по 2018 годы. Они искали возможные изменения во времени прихода импульсов, которые могли бы свидетельствовать о наличии ультралегкой темной материи вокруг пульсаров. Однако не обнаружили никаких статистически значимых отклонений от ожидаемого поведения. Это позволило им установить новые ограничения на массу и плотность ультралегкой темной материи в нашей галактике.

По их расчетам, ультралегкие частицы с массами от 10^−24.0eV до 10^−23.3eV не могут составлять всю темную материю в нашей галактике, их максимальная локальная плотность не может превышать 0.3GeV/cm3. Данные ограничения являются самыми строгими на сегодняшний день и превосходят предыдущие результаты других проектов, таких как NANOGrav и PPTA. Эти ограничения также согласуются с теоретическими ожиданиями, основанными на моделях космологического развития Вселенной.

Эта работа является важным шагом в поиске ультралегкой темной материи с помощью пульсаров. Она демонстрирует, что этот метод имеет большой потенциал и может дать новые подсказки о природе темной материи в будущем. Авторы статьи планируют продолжать свои исследования, используя более длинные и точные данные, а также улучшая свои аналитические методы. Они также заинтересованы в других аспектах науки о пульсарах, таких как изучение систем двоичных сверхмассивных черных дыр, которые являются источниками гравитационных волн.

Темная материя остается одной из самых интригующих загадок физики. Но благодаря усилиям ученых, использующих разные методы и инструменты, мы можем надеяться, что однажды мы сможем раскрыть ее тайну.

2 комментария

105530711256036637698@google
Никакой тёмной материи не существует
Ruby_Rougarou
Вы сторонник модифицированной ньютоновской динамики?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Турбулентность похожа на желе: почему даже самая сильная тряска физически не может уронить самолет

Есть простой физический эксперимент, который наглядно объясняет принципы аэродинамики. Возьмите прозрачный стакан, до краев наполненный плотным фруктовым желе. Погрузите в центр этой упругой массы...

Что посмотреть в Каире за 3 дня? Новый музей, плато Гиза, городские кварталы

Обычно я обхожу стороной популярные туристические направления, но под Новый год возникло неожиданное желание слетать в Египет. При подготовке путешествия прочитал много негатива про эту страну,...

«Белые силуэты прошлого»: зачем в СССР белили деревья и бордюры?

Весенние дворы советского времени неизменно ассоциируются с побелкой: аккуратные белые полосы вдоль тротуаров, выбеленные стволы деревьев, бордюры, столбы и иные элементы городской среды. Эта...

Почему интернет иногда работает плохо и при чём здесь DNS

Я часто сталкиваюсь с тем, что у людей интернет вроде бы есть, сайты открываются, но при этом всё работает медленно, некоторые страницы не загружаются, а иногда браузер пишет странные ошибки....

Какими были самые первые смартфоны Xiaomi: обзор Xiaomi Mi 1S с MIUI V5 и процессором Snapdragon S3

История смартфонов Xiaomi началась в 2011 году с серии Mi 1. У меня в руках оказался один из флагманов линейки — Xiaomi Mi 1S. Каким был этот смартфон и чем он удивляет сейчас?

Обзор солевых батареек AAA от четырех брендов – как ток разряда меняет реальную емкость

Солевые батарейки AAA часто воспринимаются как что-то простое и понятное, но на практике вопросов к ним хватает. Насколько сильно они зависят от тока нагрузки, и можно ли по цифрам понять, где...