|
Волны невидимой материи могут нарушать орбиты звезд
|
|
|
|
Гигантские скопления невидимой темной материи, которые бродят по Вселенной, могут сеять хаос в двойных звездах, медленно разрывая их на части. Эти бурные эффекты могли бы помочь раскрыть истинную природу самой неуловимой сущности во Вселенной. За десятилетия астрономы собрали огромное количество доказательств, указывающих на существование темной материи, невидимой формы вещества, на долю которой приходится около 85% массы почти каждой галактики. Первоначально астрономы полагали, что темная материя может быть новым видом частиц, известных как слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPs), которые будут взаимодействовать только друг с другом посредством гравитации и слабого ядерного взаимодействия. Но эксперименты, направленные на поиск следовых сигналов WIMP, когда они пролетают через Землю, ничего не дали, и модель WIMP сталкивается с некоторыми трудностями при сопоставлении плотностей вещества в ядрах галактик. Из—за этого ученые все чаще обращаются к альтернативной модели, в которой частица темной материи чрезвычайно легка - даже легче самой легкой из известных частиц, нейтрино. В этих моделях частица темной материи была бы более чем в миллиард миллиардов раз легче электрона.
|
|
|
А из квантовой механики мы знаем, что все частицы имеют волнообразную природу, которую мы обычно можем обнаружить только в субатомных экспериментах. Но в этом сценарии темная материя была бы настолько легкой, что действовала бы скорее как волна в масштабах солнечной системы или больше. Недавно группа астрономов из Китая изучила эту модель и попыталась найти способы наблюдательного обнаружения такого рода темной материи. Они сообщили о своей работе в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv в апреле. (Исследование еще не прошло экспертную оценку). Сверхлегкая темная материя не носилась бы по космосу подобно крошечным пулям. Вместо этого она плескалась бы вокруг каждой галактики подобно огромному невидимому океану. И точно так же, как океаны могут поддерживать волны, ванна из сверхлегкой темной материи имела бы свои собственные колебания. Некоторые из этих волн потенциально могут объединяться в единую группу, которая распространяется взаимозависимо, сохраняя при этом свою форму, известную как солитон. Эти солитоны были бы совершенно невидимы — подобно гигантским блуждающим волнам, пронизывающим галактику, но состоящим из вещества настолько легкого, что они едва ли повлияли бы на окружающую среду.
|
|
|
|
Но ученые, проводившие новое исследование, обнаружили, что огромные размеры солитонов могут незаметно изменять гравитационную среду вокруг них. Гравитационное воздействие солитонов было бы настолько слабым, что они не затронули бы почти все в галактике. Но двойные пары звезд, которые находятся на большом расстоянии друг от друга, лишь слабо удерживаются вместе благодаря взаимному притяжению, поэтому солитоны были бы достаточно большими, чтобы изменять свои орбиты. Исследователи определили все широкие двойные пары из миллиарда ближайших к солнцу звезд в каталоге Gaia и отметили их для будущих наблюдений. Если двойные звезды начнут отдаляться друг от друга, это может быть связано с влиянием солитонов. Команда обнаружила, что, наблюдая за эволюцией двойных звезд, мы могли бы получить очень чувствительный зонд для обнаружения сверхлегкой темной материи — возможно, даже более чувствительный, чем любая земная лаборатория, предназначенная для обнаружения такого рода темной материи. Итак, если кажется, что с двойными звездами происходит что-то странное, возможно, мы только что получили первый ключ к пониманию природы темной материи.
|
|
|
|
Источник
|
