Темная материя поможет решить проблему последнего парсека
В новом исследовании ученые из Канады предложили решение последней проблемы слияния сверхмассивных черных дыр (SMBH) с использованием самодействующей темной материи.
Когда две галактики сливаются, газ и пыль сталкиваются, что приводит к образованию звезд. Однако сами звезды не сталкиваются из-за их огромных расстояний. Точки в центре двух галактик также начинают сливаться.
Однако слияние черных дыр прекращается, когда они оказываются на расстоянии 1 парсека (или 30,9 трлн километров) друг от друга. В астрономии и астрофизике эта проблема известна как проблема последнего парсека.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters (PRL), пытается решить эту проблему и объяснить спектр гравитационных волн, наблюдавшийся в 2021 году сотрудниками Pulsar Timing Array collaborations.
Phys.org поговорил с первым автором исследования, доктором Гонсало Алонсо Альваресом, постдоком Университета Торонто.
Говоря о мотивации работы команды, он сказал: "Что нас больше всего поразило, когда Pulsar Timing Array collaborations объявила о доказательствах существования спектра гравитационных волн, так это то, что появились возможности для проверки новых сценариев физики элементарных частиц, в частности самодействия темной материи, даже в рамках стандартного астрофизического объяснения сверхмассивной черной дыры слияния."
Зачем останавливаться на 1 парсеке?
Когда небольшие расстояния от двух сливающихся галактик разделены 1 парсеком, в действие вступают два противодействующих фактора.
Во-первых, крупные объекты, такие как SMBH, вызывают рябь в пространстве-времени, что приводит к образованию гравитационных волн, которые распространяются по всему пространству-времени. Эти гравитационные волны уносят энергию от источника. Когда две сверхмалые дыры сливаются, гравитационные волны уносят энергию от слияния, заставляя черные дыры быстрее вращаться по спирали внутрь.
Вторая - это сила трения, называемая динамическим трением. Когда массивные объекты, такие как черные дыры, перемещаются в среде (например, в пыли или звездах), за ними остается след из возмущенной жидкости, называемый кильватерным следом. Например, когда судно движется по воде, оно оставляет за собой турбулентный водяной след - это и есть его кильватерная струя.
Частицы, притягиваемые к судну под действием силы тяжести, могут вызывать силу сопротивления, которая называется динамическим трением. Это трение препятствует движению массивного объекта, заставляя его замедляться. В случае слияния двух малых объектов это может привести к тому, что они перестанут двигаться навстречу друг другу.
"Предыдущие расчеты показали, что этот процесс останавливается, когда черные дыры находятся на расстоянии около 1 парсека друг от друга, и эту ситуацию иногда называют проблемой последнего парсека", - пояснил доктор Альварес.
Именно здесь в игру вступает динамическое трение. Это может либо препятствовать, либо способствовать слиянию двух SMBH.
Самодействующая темная материя
Исследователи предполагают, что решением этой проблемы может быть некая форма темной материи.
"В этой статье мы показываем, что включение ранее не учитываемого эффекта темной материи может помочь черным дырам преодолеть этот последний парсек разделения и слиться, излучая, таким образом, гравитационно-волновой сигнал, который совпадает с тем, который наблюдается с помощью временных матриц пульсаров", - сказал доктор Альварес.
В галактике темная материя преимущественно присутствует в галактическом гало, области, окружающей видимую галактику. Но она также присутствует вблизи ядра галактики, где находится SMBH. Следовательно, природа темной материи может сыграть решающую роль в слиянии SMBH.
Самодействующая темная материя (SIDM) - это гипотетическая форма темной материи, в которой частицы темной материи взаимодействуют друг с другом с помощью новой неизвестной силы.
В галактиках, содержащих SIDM, взаимодействия между частицами темной материи могут влиять на плотность (распределение) и скорость движения темной материи, что приводит к более эффективному направлению вещества и энергии к SMBH, что потенциально может преодолеть динамическое трение.
Хрупкий баланс
Чтобы изучить роль SIDM в слиянии SMBH, исследователи провели подробные расчеты профилей плотности темной материи вокруг SMBH для SIDM и холодной темной материи (менее взаимодействующей).
Они также смоделировали эффекты динамического трения на орбитах SMBH, рассчитали передачу энергии между SMBH и темной материей и провели моделирование спектров гравитационных волн в различных сценариях с темной материей.
Затем они сравнили эти результаты с данными наблюдений, полученными из временных массивов пульсаров.
Исследователи обнаружили, что поперечное сечение взаимодействия частиц темной материи должно быть в пределах оптимального диапазона. Большая площадь поперечного сечения, что означает более частые взаимодействия, приводит к взаимодействию и рассеянию частиц темной материи, выравнивая профиль плотности вблизи мелких частиц.
Это уменьшение плотности уменьшает динамическое трение, необходимое для слияния малых частиц.
"С другой стороны, необходимы достаточно частые самодействия темной материи, чтобы предотвратить рассеивание этого профиля из-за движения черной дыры", - пояснил доктор Альварес.
Идеальный диапазон поперечных сечений обеспечивает достаточное количество взаимодействий, чтобы влиять на движение малых частиц без чрезмерного рассеивания темной материи, тем самым поддерживая достаточное динамическое трение, способствующее процессу слияния.
Исследователи обнаружили, что это значение составляет от 2,5 до 25 см2/г. Это означает, что на каждый грамм темной материи приходится эффективная площадь взаимодействия частиц, которая должна составлять от 2,5 до 25 квадратных сантиметров.
Взаимодействие зависит от скорости
Исследователи также обнаружили, что скорость частиц SIDM должна быть оптимальной. На эту скорость, в свою очередь, влияет неизвестная масса носителя силы или медиатора, которая облегчает взаимодействие между частицами SIDM.
Если посредник тяжелый, это может означать, что частицы темной материи существенно взаимодействуют только тогда, когда они движутся медленно относительно друг друга. И наоборот, если посредник легкий, взаимодействия могут происходить с более высокими скоростями.
"Интересно, что эта зависимость от скорости теоретически обоснована. Это именно то, что можно обнаружить, если частица, которая действует как переносчик силы для самодействия темной материи, имеет массу, составляющую примерно 1 процент от массы частицы темной материи", - сказал доктор Альварес.
Исследователи оценили это значение в диапазоне от 300 до 600 км/с.
"Эти зависящие от скорости самовзаимодействия накладывают отпечаток на спектр гравитационных волн, потому что, когда черные дыры находятся на расстоянии долей парсека друг от друга, значительная часть орбитальной энергии теряется из-за трения темной материи, а не из-за излучения гравитационных волн, что в какой-то момент относительно подавляет сигнал гравитационных волн. частоты по сравнению с другими", - добавил доктор Альварес.
Последствия и будущая работа
Разработанная исследователями модель частиц SIDM предсказывала, что гравитационные волны будут слабее или менее интенсивными на низких частотах. Это предсказание соответствовало тому, что наблюдалось в реальных данных.
Они также показали, что SIDM с поперечным сечением, зависящим от скорости, может решить конечную проблему с парсеками и пережить процесс слияния.
Говоря о влиянии их работы, доктор Альварес сказал: "Мы обнаружили, что эволюция орбиты черной дыры очень чувствительна к микрофизике темной материи, а это означает, что мы можем использовать излучение гравитационных волн двойных систем SMBH для ограничения моделей темной материи. Это открывает новые возможности для изучения природы темной материи в самых отдаленных областях галактик, которые ранее были недоступны наблюдениям".
Команда также совершенствует свою модель и разрабатывает численное моделирование, чтобы подтвердить результаты, приведенные в этой статье. Это моделирование позволит лучше понять, как профили темной материи реагируют на энергию, выделяемую при слиянии черных дыр.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Был ли Марс обречен стать пустыней

Гидротермальные системы помогли зарождению жизни

Двойная детонация старой звезды

Еще один загадочный межзвездный объект

Загадочное столкновение военного самолета с НЛО

Исследования НЛО возраждаются в Канаде

История звезды кантри об НЛО

Межзвездная комета забрела к нам на задний двор

Наблюдения НЛО в окрестностях Торбея

Неужели НЛО врезался в F-16

Обнаружили экзопланету, похожую на суперземлю

Первая станция по исследованию НЛО в Оттаве

Почему на Марсе нет жизни

Рекордный рост числа наблюдений НЛО в США

Скрытые структуры в первых галактиках Вселенной

Тайна легендарного витрувианского человека Да Винчи

Хаос в Солнечной системе и углерод на Земле

Что если темная энергия уменьшится

Экзопланеты могут стать причиной собственной гибели

Экзопланеты с необычной орбитальной динамикой

Единая система учёта ставок в Казахстане. Причины внедрения

Невидимая угроза. Как аэрогазовый контроль предотвращает взрывы и отравления

Как выбрать подушку для здорового сна

Особенности международных грузоперевозок. Турция, ОАЭ и Китай — три разных подхода

Новый взгляд на премиум от HONGQI. Сочетание динамики, технологий и комфорта

Астрономы обнаружили третий межзвездный объект

Более 2000 случаев наблюдения НЛО в США

Главный рекламный объект фестиваля НЛО украли

Двери откроет новый музей ужасов

Добыча полезных ископаемых на Луне становится ближе

Маргинальные американцы скептически относятся к ИИ

Обнаружение сети гравитационных волн

Образ Несси привлекает тысячи посетителей

Подземный город может находиться под Сфинксом

Проведение исследований в области солнечной геоинженерии

Скорость вращения звезд для оценки их возраста

Создание космических местообитания

Странное существо в лесу Мазамитла

Структуры, необходимые для обнаружения экзопланет

Таинственное существо нападает на баранов

Титан - объект для изучения атмосферы экзопланет

Третий межзвездный объект в Солнечной системе

Три разбившихся НЛО есть у Великобритании

Турист встретился с легендарным Укумаром

Эпоха разоблачителей НЛО часто кажется тупиковой

Более 2000 случаев наблюдений НЛО в США

Болид озарил ночное небо над Челябинском

Большое число на грани человеческих знаний

В Нью-Йорке зафиксировано 66 случаев наблюдения НЛО

Заказать место для посадки НЛО можно в Вене

Земные аэропорты видно с расстояния 200 светолет

Зловещее облако судного дня окутывает Мэриленд

Инопланетяне могут засечь работу наших радаров

Кости Иисуса спрятаны в тайных хранилищах США

Люди с высоким IQ оказались менее нравственными

Мир наполнен шумами

НЛО, инопланетяне и президенты США

Полеты НЛО над авиабазой Райт-Паттерсон

Полеты НЛО над ядерным объектом в Техасе

Путешествия во времени без парадоксов возможны

Пчелу превратили в киборга

Созданные ИИ вирусы научились обходить защиту ПК

Умение предсказывать будущее связали с IQ

Череп единорога нашли у замка короля Артура

Энтузиаст разработал интерфейс мозг-компьютер

Аэропорты могут помочь инопланетянам обнаружить Землю

ВМФ США утратил 500 страниц информации о НЛО

Жители Мичигана сообщили о трех десятках НЛО

ИИ Google начинает читать все ваши сообщения

Как менялась погода на Венере за 10 лет

Квантовая запутанность в мозге - Сознание

Место, где слои почвы находятся в перевернутом положении

Научно-фантастическом фильм - Похищение инопланетянами

Невероятные случаи похищения людей инопланетянами

Новое представление о том, как развиваются галактики

Открытие в подводном Стоунхендже переписывает историю

Охотники за метеоритами прочесывают Джорджию

Растущее число свидетельств эволюции темной энергии

Резьба, которая раскрывает секреты египетских царей

Сотрудник НАСА нарушил давнее молчание по поводу НЛО

Тайна межзвездного объекта, несущегося через нашу систему

Утраченную ветвь Древа человечества

ЦРУ неправильно обращается с файлами об НЛО

Чернобыльские собаки превратились в нечто новое

Экзопланета у тихой звезды-карлика

Вещество из галлюциногенных грибов продлило жизнь

Власти США считают, что они действительно сняли НЛО

Встреча с инопланетянами в Огайо

Вся наша галактика может находиться внутри Дыры

Доказательства существования НЛО находятся в Пентагоне

Жители Мичигана сообщили о трех десятках НЛО

Затерянный город древнейшей цивилизации Америки

ИИ неделями дурачил пользователей Spotify

ИИ создал первое в мире лекарство от рака

Инцидент в Розуэлле. Может ли он быть байкой

Крушение НЛО в Розуэлле. Мистификация

Нашли способ обратить вспять выпадение волос

НЛО летит по небу во время грозы в Мэриленде

Паскагула. Еще один свидетель

Плазма, которая может растопить законы Реальности

Подросток создал мифический луч смерти Архимеда

Современные компьютеры не подходят для мира ИИ

Сходка уфологов в районе Фолкерка

Теории о подземном городе под египетским Сфинксом

Фотографии пришельцев из Розуэлла

Вращение Земли неожиданно ускорилось

Загадочный случай с летчиком Виктором Годдардом

История гаданий и предсказаний

Конгрессвумен поделилась взглядами на ангелов

Крошечные различия между психопатами и нормалами

Легенда ЮФС делится своим выводами о встречах с НЛО

Опровергли один из величайших мифов острова Пасхи

Очевидцы что-то видят в озере Лох-Несс

Призрак мальчика из старинной кровати

Робот приготовил и посолил стейк с расстояния 1800 км

Смерть Вселенной наступит раньше

Столкновение неизвестного объекта с Сатурном

Тайны и заговоры удивительного мира Антарктиды

Технология 'мозг-компьютер' проходит клинические испытания

Удивительное открытие на острове Пасхи

Уфологи выявили места аномалий в России

Человечество неверно истолковало реальность

Черные дыры, появление которых Эйнштейн не мог предвидеть

Четыре яйца с инопланетными существами внутри

Эксперты уверены, что ИИ уничтожит человечество

Лучшие садовые качели для дачи

Лучшие инсектициды от комаров

Высокощелочной океан Энцелада влияет на поиск жизни

Где мы находимся во Вселенной

Жуткие подробности о зигзагообразных НЛО

Инопланетяне оставили череп у берегов канадского острова

Инопланетяне очень любят штат Нью-Йорк

Инопланетянин зашел на огонек

Как образуются сверхмассивные черные дыры

Как создать строительные блоки для лунной базы

Как ящерицы пережили падение астероида-убийцы

Место последнего упокоения графа Дракулы

НЛО завис над живописным устьем реки

Обнаружили клетку, о существовании которой не подозревали

Памятник древности, который может переписать историю

Светящаяся сфера повергла в шок жителей Альберты

Составили карту распределения темной материи

Споры вокруг НЛО не утихают

Странная вспышка больше года ставила астрономов в тупик

Странные случаи похищения людей инопланетянами

Хлоя Кардашьян рассказала паранормальных явлениях дома

Экзопланетологи искажают вероятность своих находок

Возможно, мы сможем увидеть первые галактики

ИИ будет чинить космический корабль

Как ИИ меняют профессию учителя

Как рассчитывают вероятность столкновения с астероидом

Как формировалась ранняя Вселенная

Криовулканизм на спутнике Плутона Хароне

Наблюдения за Несси основаны на физической реальности

Наблюдения НЛО в Иллинойсе

НЛО над Массачусетсом оказался вертолетом

Новые двигательные установки обеспечат полет к Седне

Новый способ обнаружения первичных черных дыр

Обитаемые миры распространены вокруг малых звезд

Обнаружение экзопланет - одно, а визуализация - совсем другое

Поиски признаков жизни на Марсе продолжаются

Пугающие пророчества о катастрофическом мега-цунами

Скрытая сложность сигналов из черных дыр

Статистический анализ обитаемости экзопланет

Столкнется ли астероид 2024 YR4 с Луной

Стратегии обнаружения океанов на спутниках Урана

Существование близкой экзопланеты подтвердили

Как узнать уникальность текста с помощью нейросети

Время имеет три измерения, а пространство является вторичным

Галогены и судьба лунной коры

Использование ChatGPT может привести к разрушению мозга

Как лучше понять экзотическое состояние вещества

Как менялась поверхность Марса миллиарды лет назад

Марсоход исследует породу в поисках деталей

Метеорит - распространенная аминокислота

Неожиданный минерал в зернах Рюгу

Новое представление о первых звездах

Обсерватория Вера Рубин поможет исследовать темную материю

Первый этап формирования планет после рождения звезды

Поиски сверхлегкой темной материи продолжаются

Распространял ли Пентагон ложные истории об НЛО

Расширенный обзор марсианской ионосферы

Спутники Земли в опасности, если астероид врежется в Луну

Строительство на Марсе - это шаг вперед

Таинственный шар, летящий по небу Альберты

Тайна пропавших метеоритов с Меркурия

Наверх
Яндекс.Метрика