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

Главная проблема зеленой энергетики — это... пузырьки газа: как ученые перехитрили физику электролиза

Производство экологически чистого водорода с помощью электролиза воды — один из базовых процессов современной энергетики. Устройство электролизера принципиально простое: в емкость с...

«ВАЗ-2115: как появилась „пятнашка“ и чем она живёт спустя четверть века»

ВАЗ-2115 появилась в продаже в 1997 году и выпускалась до конца 2012-го. За это время менялись двигатели, оснащение и требования покупателей, но сама машина оставалась узнаваемой. Узкие фары,...

В бирманском янтаре нашли самое длинное перо динозавра. Оно объяснило, почему ящеры с крыльями не могли летать

Способность современных птиц летать напрямую зависит от того, как устроены их перья на микроскопическом уровне. Во время взмаха крыло испытывает сильное сопротивление воздуха, поэтому каждое...

Как один бензовоз перевозит АИ-92, АИ-95 и дизель, не смешивая топливо

Представьте обычную ситуацию на заправке. Подъезжает бензовоз, водитель готовит оборудование для разгрузки, а затем из одной машины пополняют запасы сразу нескольких видов топлива. В одном...

В озёра выпустили креветок, чтобы помочь лососю — в результате лосось исчез, а вместе с ним ушли сотни белоголовых орланов

В начале 1980-х осенью к ручью Макдональд-Крик в национальном парке Глейшер слетались сотни белоголовых орланов. Их привлекала рыба: кокани, пресноводная форма нерки, поднималась сюда на нерест из...

Ugreen Studio Max5s: обзор доступных полноразмерных беспроводных наушников с LDAC и автономностью 112 часов

Ugreen Studio Max5s это обновление популярных наушников Ugreen Max5с, которые уже пару лет являются настоящим бестселлером. В новой версии Max5s поработали над звуком, сделав его более...