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

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
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

Почему у кошек живот обычно белый, а спина чёрная, но не наоборот

Белая грудь, светлый живот и аккуратные «носочки» встречаются у совершенно разных кошек. Границы пятен меняются, но общий рисунок остаётся узнаваемым: тёмная шерсть чаще сохраняется сверху....

Почему медведь весом 300 кг иногда отступает перед собакой в 20 кг

Представим встречу на лесной дороге. Взрослый бурый медведь весом около 300 килограммов спокойно идёт вдоль деревьев. Неподалёку появляется небольшая чёрно-белая собака. Она останавливается,...

Пять суток в небе и катастрофа через четыре месяца: история советского дирижабля СССР-В6

Осенью 1937 года советский дирижабль СССР-В6 провёл в воздухе почти пять суток и уже готовился завершить полёт. Однако экипаж запросил разрешение остаться в небе ещё на несколько часов: топлива...

Железо для пункта выдачи заказов: сканер, термопринтер, ПК и камеры по ценам открытого каталога

Когда считают, сколько стоит открыть озон-пункт, обычно начинают с аренды и ремонта, а железо проходит одной строкой «оборудование, около 100 тысяч». Мне стало интересно разложить эту строку: что...

Актинидия — это виноград, крыжовник или все-таки киви? Тайна «микро-киви» с юга России

Путешествуя по южным регионам России, среди привычных ягодных изобилий можно неожиданно наткнуться на нечто абсолютно заставляющее задуматься. С первого взгляда кажется, что перед вами аккуратная...