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

Как работает память осьминога: ученые нашли в его мозге механизм, которого нет у человека

Осьминоги считаются одними из самых сообразительных животных на планете. В лабораториях и в дикой природе они решают сложные задачи, вскрывают закрытые контейнеры с едой, запоминают расположение...

Мы проводим 10% дня с закрытыми глазами: почему моргание не мешает нам видеть мир

Человек моргает каждые несколько секунд. Если сложить длительность всех этих коротких пауз за день, окажется, что до 10% времени бодрствования мы проводим с полностью закрытыми глазами. При...

Перфокарты считают население: как машина Холлерита обрабатывала перепись США 1890 года

В 1890 году в Вашингтоне происходило странное превращение. Миллионы ответов, записанных переписчиками на бумажных бланках, переносили на плотные карточки. Вместо фамилий и предложений на них...

Почему в СССР ступени в подъездах красили только по краям

Если вы зайдете в подъезд любой советской хрущевки, панельной девятиэтажки или сталинки, то наверняка увидите эту картину: лестничные марши выкрашены коричневой или зеленой масляной краской строго...

Морских выдр почти выбили ради меха — после этого морские ежи начали уничтожать подводные леса

В XVIII веке морская выдра была обычным хищником огромной полосы побережья северной части Тихого океана — от Японии и Курильских островов через Алеуты и Аляску до Калифорнии. Через...

Карьера Эстебана Окона в Формуле-1 подошла к концу: что случилось с французским гонщиком?

Эстебан Окон был досрочно уволен из «Хааса» и остался без места в Формуле-1. Поклонники гонок и так знали, что француз покинет американскую команду по окончании текущего сезона, но ситуация резко...