Ученые, возможно, стали на шаг ближе к разгадке одной из величайших загадок Вселенной после того, как выяснили, что нейтронные звезды могут содержать ключ к пониманию неуловимой темной материи.
В статье, опубликованной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, физики из Центра передового опыта в области физики частиц темной материи ARC, возглавляемого Мельбурнским университетом, подсчитали, что энергия, передаваемая при столкновении частиц темной материи и аннигиляции внутри холодных мертвых нейтронных звезд, может нагревать звезды очень быстро.
Ранее считалось, что подобный механизм передачи энергии может занять очень много времени, в некоторых случаях больше, чем возраст самой Вселенной, что делает этот нагрев несущественным.
Профессор Николь Белл из Мельбурнского университета сообщила, что новые расчеты впервые показывают, что большая часть энергии будет выделена всего за несколько дней.
«Поиски темной материи — одна из величайших детективных историй в науке. Темная материя составляет 85 процентов материи в нашей Вселенной, но мы не можем ее увидеть. Темная материя не взаимодействует со светом – она не поглощает свет, не отражает свет, не излучает свет.
"Это означает, что наши телескопы не могут наблюдать его напрямую, даже если мы знаем, что она существует. Вместо этого, ее гравитационное притяжение к объектам, которые мы можем видеть, говорит нам о том, что она должен быть там.
«Одно дело — теоретически предсказывать темную материю, и совсем другое — наблюдать ее экспериментально. Эксперименты на Земле ограничены техническими проблемами, связанными с созданием достаточно больших детекторов. Тем не менее, нейтронные звезды действуют как огромные естественные детекторы темной материи, которые собирают темную материю в течение астрономически долгих временных масштабов, поэтому они являются хорошим местом для того, чтобы сконцентрировать наши усилия», — сообщила профессор Белл.
Нейтронные звезды образуются, когда у сверхмассивной звезды заканчивается топливо и она коллапсирует. Они имеют массу, подобную массе нашего Солнца, сжатого в шар шириной всего 20 км. Если бы они были плотнее, они превратились бы в черные дыры.
«В то время как темная материя является доминирующим типом материи во Вселенной, ее очень трудно обнаружить, потому что ее взаимодействие с обычной материей очень слабое. Настолько слабое, что темная материя может проходить прямо сквозь Землю или даже через Солнце.
Но нейтронные звезды отличаются от обычного состояния материи — они настолько плотные, что частицы темной материи с гораздо большей вероятностью взаимодействуют со звездой. Если частицы темной материи столкнутся с нейтронами в звезде, они потеряют энергию и попадут в ловушку. Со временем это приведет к накоплению темной материи в звезде», — сообщила профессор Белл.
Сотрудник Мельбурнского университета Майкл Виргато рассказал, что это, как ожидается, нагреет старые, холодные нейтронные звезды до уровня, который может быть доступен для будущих наблюдений, или даже вызовет коллапс звезды в черную дыру.
"Если передача энергии произойдет достаточно быстро, нейтронная звезда нагреется. Для того, чтобы это произошло, темная материя должна претерпеть множество столкновений в звезде, передавая все больше и больше энергии темной материи, пока, в конце концов, вся энергия не будет передана звезде", - сообщил Виргато.
Ранее было неизвестно, сколько времени займет этот процесс, потому что по мере того, как энергия частиц темной материи становится все меньше и меньше, вероятность того, что они снова будут взаимодействовать, становится все меньше и меньше. В результате, считалось, что передача всей энергии занимает очень много времени — иногда больше, чем возраст Вселенной. Но исследователи подсчитали, что 99% энергии передастся звезде всего за несколько дней.
"Это хорошая новость, потому что это означает, что темная материя может нагревать нейтронные звезды до уровня, который потенциально может быть обнаружен. В результате, наблюдение холодной нейтронной звезды даст жизненно важную информацию о взаимодействиях между темной и обычной материей, проливая свет на природу этого неуловимого вещества.
«Если мы хотим понять темную материю, которая присутствует повсюду, очень важно, чтобы мы использовали все имеющиеся в нашем распоряжении методы, чтобы выяснить, что на самом деле представляет собой скрытая материя нашей Вселенной», — рассказал Виргато.
Это исследование было проведено группой международных экспертов из Центра передового опыта в области физики частиц темной материи, в том числе профессорами Николь Белл и Майклом Виргато из Мельбурнского университета, доктором Джорджио Бузони из Австралийского национального университета и доктором Сандрой Роблес из Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми, США.
Ссылка: Николь Ф. Белл и др., Термализация и аннигиляция темной материи в нейтронных звездах, Журнал космологии и астрофизики частиц (2024). DOI: 10.1088/1475-7516/2024/04/006
Комментарии
Рановатенько по времени публикации. Вот в августе, да в первой половине - самое то, для подобной публикации
а по финансам сколько один шаг стОит ???
Это лаборатория будет в самой звезде. Так что осталось только обнаружить холодную нейтронную звезду определенной массы и наблюдать за ней. Если она нагреется за несколько дней, то теория работает и нейтронная звезда захватывает и удерживает темную материю..
/осталось только обнаружить холодную нейтронную звезду определенной массы и наблюдать за ней. Если она нагреется за несколько дней, то теория работает и нейтронная звезда захватывает и удерживает темную материю/
Непонятно как на объекте существующем миллиарды лет зафиксировать изменения в течение "нескольких дней"? Скорее всего нужно найти и наблюдать за статистически значимым кол-м "холодных" нейтронных звёзд.
Итак, во Вселенной процентов 70 это тёмная энергия, процентов 25 тёмная материя, и 5 процентов то что имеет привычный нам вид всего окружающего. Но и тёмная материя не распрелелена равномерно.
Получается так, что наша обычная (барионная) материя расположена там, где ранее уже разместилась темная. То есть наша материя (привычная) = как бакены или огоньки на реке. А сама река - это темная материя.
Поскольку любая привычная нам материя в своей основе это энергия, то можно сделать вывод, что именно тёмная энергия и есть источник для привычной нам материи и так же как источник условно вечного существования этой привычной для нас материи.
В теологической концепции источником для всего является Господь. Насколько далеко продвинулась современная наука, обозначив Творца - "тёмной энергией"?
Здесь можно лишь улыбнуться. Её можно назвать так же и Светлой и Божественной энергией. Дело лишь в термине использующихся учёными астрофизиками и не более.
В том-то и дело, что Светлой, в понимании светового излучения, эту энергию назвать никак нельзя. Физика самого явления этого не позволяет. Поскольку тёмная энергия не излучает (свет) ни в каком известном физикам диапазоне. Учёные наблюдают лишь ее гравитационные проявления. И решают математические уравнения.
Отсюда и вопрос о качестве современной науки, которая, столкнувшись с Творцом, дала Ему такое определение?
Все эти прОценты нужны исключительно для того, чтобы, так сказать, подвести муде к бороде, т.е. объяснить выдуманную теорию выдуманными же материями.
Профессор какой то смешной: общеизвестно же, что "материя, включающая звёзды, галактики, атомы и другие элементы, а также загадочную тёмную материю, составляет всего 31 % от общей массы Вселенной. Оставшиеся 69 % приходятся на тёмную энергию"....сложности перевода?
Вы же сами написали что есть темная материя и темная энергия. Если рассматривать только материю (без темной энергии), то сколько в процентах будет какой материи? Сколько темной, а сколько барионной? Посчитайте.
Время как последовательность причин и следствий, изменений - вот что является "ключом" к пониманию реальной природы вещей.
Время - Не измерение!
Измерения - длина, площадь, объём, масса, заряд, магнитные явления...