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
Последние аномальные новости

База инопланетян на спутнике Юпитера Ио

В полярных областях Луны могут быть микробы

Вирусы размывают границы жизни

Дети в хосписе видели серого пришельца

Древняя фотоловушка расскроет тайны Несси

Загадочный комплекс рядом с египетскими пирамидами Гизы

Загадочный саркофаг нашли под пирамидой в Гизе

Как объяснить наличие многочисленных вулканов на Венере

Конгресс США и секретные брифинги о НЛО

Марсианские теории заговора

Мозговой имплантат на лету превратил мысли в речь

Находка на месте воскресения Иисуса подтверждает Библию

НЛО был замечен над Утиным прудом

Новые проблемы космических путешествий

Представлен поп-рок-сингл о НЛО

Самую длинную цепочку молекул углерода обнаружили на Марсе

Струи из черных дыр указывают нам где искать жизнь

Темная материя может заставлять планеты вращаться быстрее

Техасский театр представляет пьесу о наблюдении НЛО

Электролётам разрешили перевозить людей по воздуху

Будущее изучения экзо-Венер выглядит радужным

Встреча Кэлвина Паркера с инопланетянами

Грязный метеорит из Коста-Рики

Для Дональда Трампа наступает момент истины

Загадочный саркофаг сокрыт под пирамидами Гизы

Звезда НФЛ утверждает, что видел НЛО

ИИ научили предсказывать поведение атомов

Как подготовить астронавтов к полету на Марс

Когда по Марсу двигались ледники

Кривизна делает Вселенную непригодной для разумной жизни

Ледяной гигант Уран расскрывает свои тайны

Может ли на Венере существовать жизнь

Мужчина, дважды похищенный инопланетянами

Новый экран НАСА успешно отталкивает лунный реголит

Первый пациент провёл год с имплантом в голове

Планы Европы по созданию более мощного коллайдера

Работа зонда Gaia подходит к концу

Сторонники раскрытия информации призывают к прозрачности

Таинственное черное кольцо над Сиэтлом

Уфологическая конференция пройдет в Озарк-Маунтин

5 самых частых аномалий с которыми сталкиваются россияне

Вертолет преследует НЛО над Венецией

Внимательное изучение ускоряющихся струй из черных дыр

Впервые зафиксированы полярные сияния на Нептуне

Женщина неожиданно излечилась от рака легких

Загадочные шарики нашли на Марсе

Компания Маска вживит человеку зрительный имплантат

Марс и Земля отличаются больше, чем мы думали

Методы обучения, основанные на ИИ

Научная фантастика усилила чувство общности

НЛО поразили воображение американцев после Розуэлла

Новое понимание ранней фазы роста черных дыр

Новый взгляд на Проксиму Центавра

Однажды мы увидим, что во Вселенной есть жизнь

Поиск скрытых черных дыр по всей Вселенной

Приносит ли вам радость ваша работа

Протопланетные диски намного меньше, чем считалось

Разрабатывается планетная защита нового поколения

Создание карты будущего метаматериалов

Среди нас живут инопланетные разумные существа

Экзопланеты содержат неожиданные смеси водорода и воды

Светодиодные олени. Стильное украшение для новогоднего интерьера и улицы

Способы укрепления венозной системы и поддержания здоровья вен

Астероид 2024 YR4 не столкнется с Землей в 2032 году

Всего три вопроса, узнайте, как работает ваш мозг

Жители Невады сообщили о 1700 наблюдениях НЛО

ИИ меняет то, как мы наблюдаем за звездами

ИИ может вынашивать планы и сознательно врать

Как плазма ломает лазерные лучи

Масштабируемые световые паруса нового поколения

Мокеле-Мбембе. Правда о динозаврах Конго

Огромные органические молекулы нашли на Марсе

Одержимый полтергейстом мальчик из Висконсина

Поиски жизни в ледяных океанских мирах

Процесс получения кислорода из CO2 в космосе

Странные обстоятельства исчезновения мальчика

Странный НЛО был снят над Флоридой

Существовала ли жизнь на Венере

Тайна Лох-Несского чудовища была превращена в мюзикл

У НЛО вырастают крылья из света

Удивительная спиральная галактика 'Космический торнадо'

Уфолог нашел метеориот в Юте

Что мешает нам создать варп-двигатель

Как выбрать функциональную мебель для комфорта и здоровья

Аномалия намекает на пугающее будущее Млечного Пути

Воздействие марсианской пыли на здоровье

Вселенной нет дела до вашей стандартной модели

Выявлены все зоны скрытых землетрясений в США

Инцидент в Рендлшеме был испытанием секретного оружия

Красный шар замечен над Кентом

Метеослужбе удалось снять бигфута в Пенсильвании

Первые прямые наблюдения экзопланеты с СО2

Предупреждение Галактической Федерации о вторжении

Пророчество, прежде чем Ковчег Завета будет найден

Пульсирующий НЛО, зависший у берегов Чили

Создание гигантского интерферометра на Луне

Справится ли Джорджия с инопланетным вторжением

Тайная охота ЦРУ за Ноевым ковчегом вызывает вопросы

Тайны первых мгновений существования Вселенной

Темная энергия меняется со временем

Физики не могут решить, реальны ли варп-двигатели

Фильм Джозефа Косински и Джерри Брукхаймера о НЛО

Эдгар Кейси о сооружениях под пирамидами Гизы

Я убежден, что меня похитили инопланетяне

Архив документов об убийстве Джона Кеннеди

Белый шар заметили над Джорджией

Большой черный кот рыщет по британскому городу

Варп-двигатели не нарушают теорию относительности

Загадочный НЛО замечен над Флоридой

Каким будет конец Вселенной

Кислород обнаружен в самой удаленной из известных галактик

Компания Netflix анонсировала фильм 'Проект НЛО'

Конгресс продолжает искать ответы на вопросы об НЛО

Космическая темная энергия ослабевает

Мы можем обнаружить признаки жизни на Проксиме Центавра

Найден вход в подземный марсианский город

Настоящая лаборатория Франкенштейна

Свидетельства о распятии Иисуса можно найти в рукописях

Секрет неограниченного количества энергии

Странный НЛО-оборотень над Флоридой

Темная энергия, по-видимому, меняется

Уфолог Пентагона непредвзято относится к НЛО

Что такое темная энергия

Экстрасенс из ЦРУ рассказал о холодной войне

Агенты ЦРУ нашли Ковчег Завета

Выпустили самую крупную 3D-карту Вселенной

Древний город исчезнувшей цивилизации под пирамидами Гизы

Живой Нострадамус предсказывает Третью мировую войну

Космические аппараты с ядерным двигателем

Манускрипт о короле Артуре и волшебнике Мерлине

Нейроинтерфейс соединяет разум с машинами без операции

НЛО легко проникают в воздушное пространство США

Обнаружили молекулярных сборщиков жизни

Получение электроэнергии от вращения Земли

Процессы, которые привели к возникновению жизни на Земле

Разработана концепция встреч с межзвездными объектами

Расшифровка средневекового мистического манускрипта

Режиссер фильма об НЛО рассказывает об инопланетянах

Свиную ГМ-печень впервые пересадили пациенту

Создателей гробниц хоронили рядом со знатью

Темная энергия может эволюционировать

Уверенность в существовании города под пирамидами Гизы

Узнали бы мы о близком взрыве сверхновой

Футболист поделился кадрами, на которых видно НЛО

Актер видел НЛО в своем родном городе

Давно исчезнувшая цивилизация построила подземный город

Девочка-призрак стала причиной аварии в Мексике

Досье Кеннеди раскрывает историю наблюдений НЛО

Жуткий треугольник Беннингтона

Загадочные подземные структуры под пирамидами Гизы

ИИ бесполезно наказывать за ложь, он начинает хитрить

ИИ может повысить справедливость во всем мире

Компания Apple заключила сделку на создание фильма о НЛО

Конгресс продолжает искать ответы на вопросы об НЛО

Мозг может предсказывать будущее с помощью особых волн

Невидимая тварь притаилась в доме

Новый способ, обнаружения жизни на планетах с водой

Нужны новые законы о космосе, чтобы не допустить Дикий запад

Ракетное топливо SpaceX создает потрясающий вихрь в небе

Секрет безграничной чистой энергии

Собака размером с корову на сверхсекретной базе

Таинственный шар видели над Аляской

Трамп рассказал, кто, по его мнению, убил Джона Кеннеди

Усомнились в наличии подводных вулканов на Европе

Как научиться выигрывать в 'Мафии'. Советы для новичков и опытных игроков

Актер Майкл Шин видел НЛО в Порт-Талботе

Все современные ИИ провалили тест на общий интеллект

Город под пирамидами построен высокоразвитой цивилизацией

Загадочная спираль замечена в небе Британии

Камень с аномальной структурой обнаружен на Марсе

Компания Apple купила фильм о НЛО

Метановый снег на Эриде и Макемаке

НЛО был замечен в городе Порт-Талбот

Новые секреты о загадочных сооружениях под пирамидами

Охотник на Лох-Несского монстра увидел черный горб

Правительство США может скрывать данные о НЛО

Раскрытие информации об НЛО

Рекордно длинные органические молекулы нашли на Марсе

Сигарообразный НЛО замечен во время грозы в Аргентине

Существует ли 'Зал записей' под пирамидами Гизы

США захватили НЛО во время ракетных испытаний

Таинственные светящиеся шары у побережья Флориды

Тайна, скрытая в гробнице Тутанхамона

Триллер Джозефа Косински 'Заговор НЛО'

ЦРУ целенаправленно портило кубинский сахар

Вместо программирования надо учиться использовать ИИ

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика