Темные звезды: ученые ищут фейерверки невидимого мира

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

Взгляните на ночное небо. Мерцающие звезды, таинственные туманности, далекие галактики — все это лишь малая часть видимой нами Вселенной. Но за этой красочной картиной скрывается нечто большее, нечто невидимое, но играющее решающую роль в космической симфонии. Это — темная материя, загадочная субстанция, которая составляет около 85% всей материи во Вселенной.

Автор: Designer

Несмотря на то, что мы не можем ее непосредственно наблюдать, мы знаем о ее существовании по ее гравитационному воздействию на видимую материю. Она подобна невидимому дирижеру, управляющему движением галактик, искривляющему свет и, возможно, даже ответственному за рождение и смерть звезд.

Ученые десятилетиями пытаются разгадать тайну темной материи. Одним из главных кандидатов на роль ее составляющей были WIMPs — слабо взаимодействующие массивные частицы. Однако, несмотря на многочисленные эксперименты, доказательств их существования пока не найдено.

В последнее время внимание исследователей переключилось на аксионы — гипотетические частицы, которые обладают уникальными свойствами. В отличие от WIMPs, аксионы могут «слипаться» вместе, образуя скопления. Более того, при достаточно высокой плотности они могут вести себя как волна, а не как отдельные частицы. Это свойство, известное как конденсация Бозе-Эйнштейна, может приводить к формированию «темных звезд» из аксионов.

Темные звезды: фейерверки невидимого

Представьте себе звезду, не из горящего водорода и гелия, а из скопления аксионов, ведущих себя как единая волна. Такие «темные звезды» могут быть сравнимы по размеру с обычными звездами или даже превосходить их. Но в конце концов они становятся нестабильными и взрываются, выделяя огромное количество энергии.

Схема реионизации, вызванной взрывами аксионных звезд. Заметное образование гало темной материи, в которых находятся достаточно массивные аксионные звезды, происходит для z≲100. Когда аксионная звезда распадается, она испускает огромное количество фотонов низких энергий, которые поглощаются обратным тормозным излучением, что приводит к нагреву IGM. Если IGM становится достаточно горячим, происходит реионизация. Энергетически для реионизации требуется доля около 

fdecay^DM≈10^−9 темной материи к распаду. Для аксионоподобных частиц с наименьшей массой ma≲5×10^−13eV, распад аксионной звезды кинематически блокируется в ранние времена, что приводит к появлению популяции сверхкритических звезд, которые распадаются все одновременно во вспышке, как только частота плазмы падает достаточно низко, чтобы позволить распад. Это приводит к неоднородной реионизации. При более высоких массах аксионов блокирование плазмы не эффективно на соответствующих красных смещениях, и вместо этого сверхкритические звезды, образованные крупными слияниями, распадаются сразу после формирования, что приводит к более равномерной и непрерывной истории реионизации.  
Схема реионизации, вызванной взрывами аксионных звезд. Заметное образование гало темной материи, в которых находятся достаточно массивные аксионные звезды, происходит для z≲100. Когда аксионная звезда распадается, она испускает огромное количество фотонов низких энергий, которые поглощаются обратным тормозным излучением, что приводит к нагреву IGM. Если IGM становится достаточно горячим, происходит реионизация. Энергетически для реионизации требуется доля около fdecay^DM≈10^−9 темной материи к распаду. Для аксионоподобных частиц с наименьшей массой ma≲5x10^−13eV, распад аксионной звезды кинематически блокируется в ранние времена, что приводит к появлению популяции сверхкритических звезд, которые распадаются все одновременно во вспышке, как только частота плазмы падает достаточно низко, чтобы позволить распад. Это приводит к неоднородной реионизации. При более высоких массах аксионов блокирование плазмы не эффективно на соответствующих красных смещениях, и вместо этого сверхкритические звезды, образованные крупными слияниями, распадаются сразу после формирования, что приводит к более равномерной и непрерывной истории реионизации.
Автор: Miguel Escudero, Charis Kaur Pooni, Malcolm Fairbairn, Diego Blas, Xiaolong Du, and David J. E. Marsh Phys. Rev. D 109, 043018https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.043018(CC BY 4.0) Источник: journals.aps.org

Хотя сами взрывы темных звезд невидимы для нас, они могут оставлять следы в окружающем газе. Поглощая энергию взрыва, газ начинает излучать в радиодиапазоне. Именно это излучение и надеются зафиксировать ученые с помощью новых радиотелескопов.

От теории к практике: как поймать темную звезду?

Поиск темных звезд — это лишь один из путей к разгадке тайны темной материи. Ученые также изучают другие ее возможные проявления, например, превращение аксионов в фотоны в магнитных полях звезд.

Теоретики же работают над уточнением моделей, описывающих поведение темной материи и ее влияние на Вселенную. Например, они пытаются найти отличия в том, как аксионы и WIMPs искривляют свет при гравитационном линзировании.

Сочетание новых наблюдений и усовершенствованных теорий дает надежду на то, что в ближайшем будущем мы сможем раскрыть тайну темной материи и увидеть Вселенную в совершенно новом свете.

Вместо заключения: симфония невидимого

Темная материя — это не просто недостающий элемент космической головоломки. Это фундаментальная сила, формирующая структуру Вселенной, влияющая на рождение и смерть звезд, на движение галактик. Понимание ее природы — это ключ к пониманию самой Вселенной, ее прошлого, настоящего и будущего. И кто знает, какие еще секреты она хранит, какие еще невидимые чудеса ждут своего открытия?

1 комментарий

d
Нет никакой темной материи. Это всего лишь теория, придуманная «учеными», которые не принимают нерукотворность, божественность пространства. Они хотят изучать мир на своих условиях, но мир, а точнее, миры (Вечность) устроены по-другому, поэтому у них и не получается найти «темную материю» просто потому, что её нет! Вселенная расширяется не из-за темной материи, а потому, что Вечность многомерна и Материальный мир хоть и основа, но лишь один из срезов. Все миры оказывают взаимное влияние друг на друга, плюс подчиняются единым Канонам. Важнейшим из Канонов является Канон покоя вечного движения — эволюция. Всё находится в вечном движении, и миры тоже. Поэтому-то наша вселенная расширяется. Есть множество невидимых человеческому глазу миров, в том числе более тонкоматериальных, на которые и приходится «пропавшая» материя.
Эта информация не моя, это из цикла знаний Создателя «Откровения людям Нового века», которая передается уже почти 20 лет. Кто не согласен с этим, спорьте не со мной, а с Богом.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему камера на 200 мегапикселей в смартфоне все еще снимает хуже старой зеркалки на 12 Мп

Маркетологи мобильных брендов обожают цифры. Сначала они гордились 48 мегапикселями, потом сотней, а теперь смартфоны козыряют датчиками на 200 Мп. Логика обывателя проста: чем больше цифра в...

Что снится людям без воображения: исследование мультисенсорной природы афантазии

Большинство людей воспринимают способность вызывать в памяти чувственные образы как нечто естественное. Если попросить человека вспомнить внешность близкого родственника, интерьер своей комнаты или...

Почему лето в Северном и Южном полушариях отличается: 4,5 лишних дня и более 4 градусов разницы

Экватор делит Землю на две равные части — Северное и Южное полушария. Поскольку обе половины планеты находятся на одном расстоянии от Солнца и получают свет от одной звезды, логично...

Зачем крокодилы глотают камни: какую роль обычные булыжники играют в организме хищника?

Крокодилы известны мощными челюстями, острыми зубами и способностью справляться с добычей, которая кажется слишком крупной для одного приёма пищи. Но есть у этих хищников ещё одна необычная...

Древняя находка в пустыне Египта заставила пересмотреть прародину человечества: как одна окаменелость изменила карту эволюции приматов

На протяжении многих десятилетий ученые считали, что первые предки современных человекообразных обезьян и людей появились в Восточной Африке. На территории современных Кении, Уганды и Танзании...

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.