|
Нейтронные звезды нагреваются от аннигиляции темной материи
|
|
|
|
Одна из самых больших загадок, связанных с частицами темной материи, заключается в том, взаимодействуют ли они друг с другом. Мы до сих пор не знаем точной природы темной материи. Некоторые модели утверждают, что темная материя взаимодействует только гравитационно, но многие другие утверждают, что частицы темной материи могут сталкиваться друг с другом, собираться в группы и даже распадаться на видимые нами частицы. Если это так, то объекты с особенно сильными гравитационными полями, такие как черные дыры, нейтронные звезды и белые карлики, могут захватывать и концентрировать темную материю. Это, в свою очередь, может повлиять на внешний вид этих объектов. В качестве примера можно привести исследование, в котором рассматривается взаимодействие между темной материей и нейтронными звездами. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
Нейтронные звезды состоят из самой плотной материи в космосе. Их мощные гравитационные поля могут задерживать темную материю, и, в отличие от черных дыр, любое излучение темной материи не задерживается за горизонтом событий. Таким образом, нейтронные звезды являются идеальным кандидатом для изучения моделей темной материи. В ходе этого исследования команда ученых изучила, сколько темной материи может захватить нейтронная звезда и как распад взаимодействующих частиц темной материи повлияет на ее температуру. Детали зависят от того, какую конкретную модель темной материи вы используете. Вместо того, чтобы рассматривать различные модели, команда изучила общие свойства. В частности, они сосредоточились на том, как темная материя и барионы (протоны и нейтроны) могут взаимодействовать, и может ли это привести к захвату темной материи. Конечно, для всего спектра возможных взаимодействий между барионом и темной материей нейтронные звезды могут захватывать темную материю.
|
|
|
|
Затем команда продолжила изучение того, как может происходить термализация темной материи. Другими словами, при захвате темной материи она должна выделять тепловую энергию в нейтронную звезду в результате столкновений и аннигиляции темной материи. Со временем темная материя и нейтронная звезда должны достичь теплового равновесия. Скорость, с которой это происходит, зависит от того, насколько сильно взаимодействуют частицы, так называемое сечение рассеяния. Команда обнаружила, что тепловое равновесие достигается довольно быстро. Для простых скалярных моделей темной материи равновесие может быть достигнуто в течение 10 000 лет. В векторных моделях темной материи равновесие может наступить всего за год. Независимо от модели, нейтронные звезды могут достичь теплового равновесия в мгновение ока. Если эта модель верна, то темная материя может играть заметную роль в эволюции нейтронных звезд. Например, мы могли бы определить наличие темной материи, наблюдая за нейтронными звездами, которые теплее, чем ожидалось. Или, возможно, даже различать различные модели темной материи по общему спектру нейтронных звезд.
|
|
|
|
Источник
|
