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
| Рассуждения | 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
102976506796884933242@google
Вы сторонник модифицированной ньютоновской динамики?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Квантовая запутанность в частотной области: новый подход к квантовой информации

В мире квантовой механики, где частицы ведут себя непредсказуемо и загадочно, ученые постоянно ищут новые способы понять и использовать эти странные свойства. Одной из таких загадок является...

Еще одни российские часы от блогера, или как я сделал свои часы и почему решил с ними расстаться

Партнерские проекты между блогами и производителями нередки уже даже в России, и я давно вынашивал мысль попробовать свои силы в часовом дизайне. Причем, в дизайне в первую очередь. И в последнюю!...

Типы док-станций для роботов-пылесосов: сравнение и обзор

Как и у любой техники, у роботов-пылесосов есть ряд недостатков, один из которых — необходимость регулярно опорожнять пылесборники и заменять салфетки для влажной уборки. Именно здесь на...

Проточный водонагреватель: чем отличается от бойлера, и что учесть при покупке

На носу период отключения горячей воды и отопления, поэтому многие задумываются о покупке водонагревателей. В этой статье я решил рассмотреть менее популярную их разновидность, а именно проточные...

Обзор компьютерного корпуса APNX C1

APNX, новый суббренд Aerocool, который расшифровывается как «Advanced Performance Nexus». Продукция данного бренда представлена пока небольшим ассортиментом товаров для персональных компьютеров и...

Заглянуть за пылевую завесу: ученые создают 3D-карту магнитных полей в межзвездной среде

Звезды, подобно маякам, мерцают в бескрайней темноте космоса. Но их свет несет в себе не только информацию о самих звездах, но и о пространстве, которое он преодолел. В этом свете, подобно...