|
Темная материя не бросает вызов гравитации
|
|
|
|
Подчиняется ли темная материя тем же законам, что и обычная материя? Тайна этого невидимого и гипотетического компонента нашей Вселенной, который не излучает и не отражает свет, остается неразгаданной. Команда ученых из Женевского университета (UNIGE) задалась целью определить, ведет ли эта материя себя в космологическом масштабе как обычная материя, или же в игру вступают другие силы.
|
|
|
|
Их результаты, опубликованные в Nature Communications, предполагают аналогичное поведение, но оставляют открытой возможность пока неизвестного взаимодействия. Этот прорыв проливает немного больше света на свойства этой неуловимой материи, которой в пять раз больше, чем обычной материи.
|
|
|
|
Обычная материя подчиняется четырем хорошо известным силам: гравитации, электромагнетизму, а также сильному и слабому взаимодействиям на атомном уровне. Но как насчет темной материи? Невидимая и неуловимая, она может подчиняться тем же законам или управляться пятой, пока неизвестной силой.
|
|
|
|
Чтобы разгадать эту тайну, команда под руководством UNIGE решила определить, попадает ли темная материя в гравитационные колодцы в космическом масштабе так же, как и обычная материя. Под воздействием массивных небесных тел пространство, занимаемое нашей Вселенной, искажается, образуя колодцы. Обычная материя — планеты, звезды и галактики — попадает в эти колодцы в соответствии с хорошо известными физическими законами, включая общую теорию относительности Эйнштейна и уравнения Эйлера. Но как насчет темной материи?
|
|
|
|
|
|
|
"Чтобы ответить на этот вопрос, мы сравнили скорости движения галактик по Вселенной с глубиной гравитационных колодцев", - объясняет Камиль Бонвин, доцент кафедры теоретической физики научного факультета UNIGE и соавтор исследования.
|
|
|
|
"Если темная материя не подвержена действию пятой силы, то галактики, которые в основном состоят из темной материи, будут падать в эти колодцы, как обычная материя, управляемая исключительно гравитацией. С другой стороны, если на темную материю воздействует пятая сила, она будет влиять на движение галактик, которые затем будут падать в лунки по-разному. Сравнивая глубину лунки со скоростями галактик, мы можем проверить наличие такой силы."
|
|
Уравнения Эйлера все еще действительны
|
|
|
|
Применив этот подход к современным космологическим данным, исследовательская группа пришла к выводу, что темная материя попадает в гравитационные колодцы таким же образом, как и обычная материя, подчиняясь, таким образом, уравнениям Эйлера.
|
|
|
|
"Однако на данном этапе эти выводы еще не исключают присутствия неизвестной силы. Но если такая пятая сила и существует, то она не может превышать 7% от силы притяжения — в противном случае она уже появилась бы в наших анализах", - говорит Анастасия Гримм, первый автор исследования и бывший научный сотрудник кафедры теоретической физики научного факультета UNIGE, которая недавно присоединилась к команде исследователей. Институт космологии и гравитации при Портсмутском университете.
|
|
|
|
Эти первоначальные результаты знаменуют собой важный шаг вперед в изучении темной материи. Следующей задачей будет определить, управляет ли ею пятое взаимодействие.
|
|
|
|
"Предстоящие данные новейших экспериментов, таких как LSST и DESI, будут чувствительны к взаимодействиям, составляющим всего 2% от силы тяжести. Поэтому они должны позволить нам узнать еще больше о поведении темной материи", - заключает Исаак Тутусаус, исследователь из ICE-CSIC и IEEC и доцент IRAP, обсерватория Миди-Пиренеи, Университет Тулузы, соавтор исследования.
|
|
|
|
Источник
|
