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 на паузе видеомагнитофона появлялись полосы, хотя во время фильма их не было

Во время просмотра кассеты изображение могло быть вполне нормальным. Но стоило нажать паузу, чтобы рассмотреть лицо актёра или прочитать надпись, как поперёк экрана появлялась полоса помех. Иногда...

Куриный паприкаш: как паприка и сметана превращают простую курицу в венгерскую домашнюю классику

Куриный паприкаш легко принять за обычную тушёную курицу в сметанном соусе. Но стоит убрать из него паприку, и блюдо почти теряет личность. Убрать сметану — и исчезает та мягкая...

Зачем внутри аудиокассеты была маленькая подушечка под лентой

Если посмотреть на аудиокассету со стороны открытого края, за коричневой лентой можно заметить небольшой прямоугольный кусочек мягкого материала. Обычно он находится посередине, напротив самого...

Зачем корове желудок из четырёх отделов и как он справляется с травой

После пастьбы корова может спокойно лежать и продолжать жевать, хотя новой травы в рот уже не берёт. Она заново пережёвывает корм, который успела проглотить. Эта привычка связана с устройством её...

Месяц по течению: необычное путешествие подлодки «Бен Франклин»

В июле 1969 года у берегов Флориды в море вышел «Бен Франклин» — небольшой исследовательский аппарат с шестью людьми на борту. Впереди был примерно месяц плавания, но большую часть пути...

Почему самолет АНТ-2 имел гофрированную обшивку и что такое кольчугалюминий

АНТ-2 — один из первых советских цельнометаллических самолётов, созданный в 1925 году под руководством Андрея Николаевича Туполева. Его облик сразу бросается в глаза из-за характерной...