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
Подписывайтесь на наш Телеграм-канал
Последние аномальные новости

Атлас Марса показывает множество атмосферных явлений

Большие города притягивают аномально сильные ливни

В небе над Мерсисайдом были замечены загадочные огни

Долголетие зависит от состояния мозга

Древнеегипетская обсерватория возрастом 2500 лет

Загадочный НЛО в бразильском национальном парке

Искусственный интеллект может вылечить конспиролога

Космический лифт для доставки ресурсов с Цереры

Кто построил мегалиты в отдаленных уголках Сибири

Материалы с беспрецедентными спиновыми свойствами

Мини-версия Зоны 51 и Розуэлла на Восточном побережье

Находки на Луне могут повлиять на планы России

Новая схема для обнаружения гравитационных волн

Новые измерения гравитационной аномалии

Новый взгляд на личность Толкина

О бессмертии и ошибках трансгуманистов

Обнаружена новая плотная экзопланета суб-Сатурн

Появление крылатого существа в Северной Каролине

Принц Филипп контактировал с пришельцами

Пролетал ли НЛО над Нью-Йорком

Раскрыли тайну странных объектов в небе над Египтом

Руководство полиции выпустило методичку по НЛО

Самые четкие снимки снежного человека

Светящийся сферический НЛО запечатлен на селфи

Сознание человека никогда не удастся скопировать на флешку

Трамп находится под угрозой второго покушения из-за НЛО

Управление роем роботов для исследования Марса

Цинизм, психология и военные секреты НЛО

Человек проиграет конкуренцию искусственному интеллекту

Человечество начало активнейшую экспансию на Луну

В национальном парке сняли НЛО

Власть над СМИ перешла от олигархов к техномагнатам

Возникла ли Церера в поясе астероидов

Вулканическая активность на Луне наблюдалась недавно

Еда вызвала проливной пот на щеке женщины

Железные ветра с дождями из металла на экзопланете

Жуткие находки в городе-призраке Боди

Загадка лучшего снимка НЛО раскрыта

Когда Антарктида последний раз была зеленой

Кометы доставили жизнь в океанические миры

Космические туристы впервые вышли в открытый космос

Места посадки на Луне определены

Монархи интересовались НЛО

Наблюдения НЛО, о которых сообщалось в Нью-Йорке

Нашли захоронение ребенка-вампира

НЛО и древняя инопланетная теология

НЛО совершил аварийную посадку на окраине города

Новый метод молекулярной инженерии

Обнаружен близнец Лох-Несского чудовища

Обнаружили дуэт сверхмассивных черных дыр

Почему все больше и больше людей верят в инопланетян

Принц Филипп должен был встретиться с пришельцем

Робота научили завязывать шнурки и чинить других роботов

Руководство по реагированию на НЛО для полицейских

Светящийся сферический НЛО с желтыми посадочными огнями

Селфи бразильского уфолога с НЛО

Семь городов штата Нью-Йорка с уникальными традициями

Советник по национальной безопасности рассказал об НЛО

Создали идеального робота-уборщика

Шесть НЛО треугольной формы заметили в Нью-Йорке

В поисках секретов, скрывающихся за точками звезд

Внезапные исчезновения людей с лица земли

Вымирание и эволюция на Земле

Высокопоставленный чиновник, разоблачающий Все

Гало должны быть у всех галактик во Вселенной

Геологическое наследие Леонардо да Винчи

Железо было первичным металлом жизни

Женщина покрасила волосы и потеряла зрение

Знахари Африки подсказали источники новых лекарств

ИИ помогает отличить темную материю от космического шума

Космические путешествия сопряжены с риском

Летающая тарелка, снятая свидетелями в Мексике

Музей приглашает на НЛО-квест

На Луне извергались вулканы, когда динозавры бродили по Земле

НЛО заглушил двигатели автомобилей

Огромный астероид может быть уже на пути к Земле

Огромный инопланетянин замечен на скале

Очевидцы были поражены световыми лучами из НЛО

При падении метеориты покрываются кристаллами минералов

Принц Филипп планировал встретиться с инопланетянином

Раскрывая тайны карликовой планеты Плутон

Рекомендации по развитию наномедицины

Сотрудник Пентагона опубликует мемуары об НЛО

Статистические тайны успешного планирования собрания

Странные белые огни и треугольные объекты в небе

Странный обьект над Нью-Йорком

Строительные блоки жизни адаптируются к высокому давлению

Суперземели образуются у звезд с низким содержанием металлов

Тайны древнего Гёбекли-Тепе

Что делать с просроченными лекарствами на Марсе

Близлежащая суперземля имеет богатую серой атмосферу

Более 700 миллионов лет назад Земля была покрыта льдом

Геологическое чудо с древними секретами Аль-Наслаа

Грибы могут устранить последствия аварии на Чернобыльской АЭС

Если она вспыхнет, то будет отчетливо видна

Жители острова Пасхи смешались с коренными американцами

Искусственный интеллект проливает новый свет на экзопланеты

Использование ИИ для оценки изменений климата

Как работают имплантаты

Легенда о спутнике Черный рыцарь на орбите Земли

Луна может хранить частицы древней атмосферы Земли

Миром правит Люцифер

Наблюдение НЛО в Лангенбурге отмечено на монете

Назначение мегалитического сооружения в Казахстане

НЛО замечен над Нью-Йорком

Новая книга правительственного инсайдера о НЛО

Общество псиопераций - 1. НЛО и СМИ будущего

Полиция США получила новое руководство по НЛО

Почему черные дыры устойчивы к собственной гравитации

Процесс раскрытия информации начался

Пузырящаяся поверхность далекой гигантской звезды

Семейная пара пришла в ужас от НЛО

Таинственный обьект пересек небо над Нью-Йорком

Тайны древнего города Ниппур

Тайны ольмекских богов

Тайны Ситио Конте

Тайны эксцентрических орбит транснептуновых объектов

Туристическая мекка на месте похищения Хиллов

Хаос в Киркби после крушения НЛО в 1987 году

Является ли повышение температуры на планете новой нормой

Психиатр без направления. Миф или реальность

Как подготовиться к первой консультации с частным психиатром. Путеводитель по вашему психическому здоровью

Разнообразие и история советских плакатов

Астронавт принял утечку мочи за НЛО

Биологическое бессмертие невозможно

В манускрипте Войнича нашли латинский алфавит

Внешняя часть Солнечной системы не пуста

Доказательство того, что мы не одиноки

Железные ветры обнаружили на сверхгорячей экзопланете

Загадочные сокровища Нимруда

Илон Маск рассказал о планах начать колонизацию Марса

Испытания новой модели марсохода

Исследователи паранормального оказались скептикам

Китай привезет образцы с Марса на два года раньше

Корреляция между космическим сдвигом и рентгеновским фоном

Кроссовки Nike обнаружили на древней картине

Лунная база на южном полюсе будет готова к 2035 году

Мужчина из Монтаны записал страшные кадры с НЛО

Мужчина снял на видео НЛО, оставив жену в слезах

Наука приближает нас к доказательству реальности Бога

Новаторское руководство по борьбе с НЛО

Пензенцы несколько лет наблюдают НЛО в районе Арбеково

Плазмонные модуляторы улучшат космическую связь

Попав в больницу после ДТП, я увидела умершую маму

Правительство США прячет тела инопланетян

Происхождение сверхмассивной черной дыры Стрелец A

Скоро США будут отслеживать все воздушные и наземные цели

Тайны древней шумерской цивилизации

Тайны пещеры Махишасурамардини

Трамп находятся под угрозой из-за НЛО

Чиновник из США напишет мемуары об НЛО

Экзопланета бросает вызов теориям о формировании планет

Я держал в руках инопланетную технологию

Внутреннее ядро Земли - непреходящая загадка

Внутри зловещего тематического парка

Водитель автобуса охотится на упырей по всей Великобритании

Вращающийся НЛО замечен над городком Шото

Вулканизму на Луне 120 миллионов лет

Вышла книга уфолога об НЛО и спецслужбах

Душа, НЛО, Время, Вера

Житель Монтаны снимает шокирующие кадры с НЛО

Загадка странного НЛО, замеченного над горой в Йоркшире

Загадочный остров Наксос

Зонды помогут разгадать тайну утечки воды с Марса

Иисус Христос был волшебником

Инопланетяне были обнаружены на Земле

Китай ускорил разработку стелс-беспилотников

Космические эксперименты помогут в выявлении рака

Мифы о знаменитом археологе Шлимане

Мужчина из Монтаны снял НЛО крупным планом

НЛО с оранжевыми и красными вращающимися огнями

Новая технология делает кожу невидимой

Новый справочник по НЛО выдали полиции США

Обзор планируемой экспансии человечества на Луну

Обнаружили плазменные пузыри над пирамидами Гизы

Огромные белые полосы в небе Серпухова

Режиссер утверждает, что Трамп и Кеннеди рискуют из-за НЛО

Сакральная архитектура исчезнувших цивилизаций

Секретный китайский космоплан вернулся на Землю

Тайна сокровищ Шри Падманабхасвами

Трамп рискует из-за раскрытия информации об НЛО

Что предсказал России пророк Немчин

Я имел дело с инопланетными технологиями

Борьба с мусором с помощью космического законодательства

Вспоминая о наблюдении НЛО в 1960 году

Галактика, образующая космический вопросительный знак

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика