Излучение черных дыр поможет найти частицы темной материи
Физики-теоретики из Нидерландов и Германии предложили искать аксионоподобные легкие бозоны с помощью гравитационного излучения от двойных систем, сливающихся черных дыр. Для этого ученые показали, что облако частиц, которое образуется за счет сверхизлучения черных дыр, может испытывать резонансные переходы и модифицировать гравитационный сигнал. Наземные детекторы такие тонкие детали увидеть не могут, однако космический детектор LISA, который планируют запустить в середине 30-х годов, вполне может их ухватить. Статья опубликована в Physical Review D, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.
Как правило, когда физики говорят о темной материи, они подразумевают вимпы (WIMP) — слабо взаимодействующие массивные частицы. Поскольку такие частицы не участвуют в электромагнитном взаимодействии, увидеть их с помощью обычных телескопов нельзя (именно поэтому материя, состоящая из них, называется «темной»). Вимпы возникают в большом числе теоретических моделей — например, в суперсимметричных теориях, — которые предсказывают, что масса гипотетических частиц составляет не меньше десяти масс протона. К сожалению, увидеть вимпы на практике не смогли даже самые чувствительные детекторы. Поэтому сейчас физики постепенно переключаются на альтернативные теории темной материи.
В частности, некоторые из этих моделей утверждают, что темная материя состоит не из тяжелых, а из невероятно легких бозонов, масса которых не превышает 10?19 масс протона. Как и вимпы, такие частицы очень слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели, однако проявляют себя через гравитационные эффекты — гравитационное линзирование и кривые вращение галактик. Самый известный пример легкого бозона — это аксион, предложенный в 1977 году Роберто Печчеи и Хелен Квинн. Вообще говоря, изначально аксион вводился в Стандартную модель, чтобы «очистить» ее от проблемы сохранения CP-инвариантности в сильных взаимодействиях, однако на роль частицы темной материи он тоже хорошо подходит. Кроме того, аксионоподобные легкие частицы возникают в теории струн и других альтернативных теориях. К сожалению, зарегистрировать аксионы с помощью наземных детекторов очень сложно, и пока ученые смогли проверить только узкий диапазон масс.
Физики-теоретики Даниэль Бауманн (Daniel Baumann), Хорн Шэн Чиа (Horng Sheng Chia) и Рафаэль Порто (Rafael Porto) предложили альтернативный способ детектирования легких аксионоподобных частиц. Для этого ученые заметили, что за счет сверхизлучения вокруг вращающихся черных дыр формируются облака сверхлегких скалярных частиц. Теоретически, такие облака могут исказить спектр гравитационных волн, которые испускают двойные системы сливающихся черных дыр. Сейчас ученые могут измерить этот спектр, хотя и очень грубо — следовательно, с помощью гравитационных волн можно косвенно подтвердить существование аксионов. К сожалению, до этого такую возможность никто не изучал.
Для начала, чтобы упростить задачу, физики исследовали, как облако скалярных частиц образуется вокруг «одинокой» черной дыры, скорость вращения которой превышает угловую фазовую скорость падающей волы. Придерживаясь стандартного взгляда на сверхизлучение, ученые приблизили уравнение движения бозонов уравнением Шрёдингера, нашли его собственные значения и соответствующие волновые функции, а затем рассчитали время жизни бозонного облака. Грубо говоря, физики рассматривали «гравитационный атом», ядром которому служила черная дыра, а электронами — аксионоподобные частицы. В результате исследователи получили, что время жизни облака пропорционально массе черной дыры и обратно пропорционально пятнадцатой степени «гравитационной постоянной тонкой структуры» — отношения гравитационного радиуса дыры и комптоновской длины волны легких бозонов. Это означает, что для черных дыр солнечной массы гравитационным излучением облака можно пренебречь, если «постоянная тонкой структуры» меньше 0,07 (облако слишком быстро распадается). Для более массивных черных дыр это ограничение немного слабее.
Затем ученые проверили, как изменятся квазистационарные состояния бозонного облака, если добавить к черной дыре соседку. Для этого они воспользовались теорией возмущений, считая, что соседка слабо искажает метрику первой черной дыры. Оказалось, что в таких «гравитационных молекулах» возникают резонансы, аналогичные резонансам Раби в обычных атомах. Для удобства физики рассмотрели два случая резонанса — совпадение частоты вращения облака со сверхтонким расщеплением его энергетических уровней или с разницей энергий обертонов. Первый случай ученые назвали сверхтонким резонансом, второй — боровским резонансом. Как бы то ни было, оба резонанса перемешивают растущие и затухающие моды и заставляют облако терять массу.
Наконец, исследователи оценили, как резонансы бозонного облака скажутся на спектре гравитационных волн, испускаемых двойной системой. Как и ожидалось, сигнал виден тем лучше, чем больше время жизни облака и чем острее пик резонанса. Если точнее, частота сигнала прямо пропорциональна седьмой степени «постоянной тонкой структуры» для сверхтонкого резонанса и третьей степени «постоянной» для боровского резонанса. На практике это означает, что наземные детекторы почувствовать сигнал не смогут. Тем не менее, ученые утверждают, что космический детектор LISA с плечом порядка 2,5 миллионов километров способен поймать сигнал от двойных систем с массой порядка десяти тысяч масс Солнца.
Авторы статьи подчеркивают, что их метод чувствует даже такие частицы, которые связаны с частицами Стандартной модели только гравитационным взаимодействием. Ни один другой эксперимент такие частицы почувствовать не может, хотя они являются идеальным кандидатом на роль темной материи. Тем не менее, ученые также замечают, что их анализ недостаточно точен, чтобы применять его на практике, и обещают улучшить предложенный метод в будущем.
Несмотря на то, Physical Review D опубликовал статью только на прошлой неделе, ученые выложили ее препринт еще в апреле прошлого года. Благодаря этому к моменту выхода ее уже успели процитировать 15 раз. Более того, некоторые цитирующие статьи были напечатаны в рецензируемых журналах намного раньше работы Баумана, Чиа и Порто.
В июне 2015 года физик из NASA Джереми Шниттман показал, что побочные продукты от столкновений частиц темной материи в окрестности черной дыры можно зарегистрировать с помощью гамма-телескопов. В феврале 2018 американские исследователи обнаружили, что нейтронные звезды могут разогреваться из-за падающей на них темной материи. Несмотря на то, что сейчас такое разогревание измерить нельзя, в будущем его может заметить инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб», который планируют запустить уже весной этого года. Кроме того, в прошлом году сразу несколько групп оценили вклад первичных черных дыр в массу темной материи с помощью эффекта гравитационного микролинзирования: первая группа использовала для этого сверхновые звезды, вторая — тусклые карликовые галактики.
В июле 2018 года физики-теоретики из Университета Брауна предложили искать аксионы с помощью прецессии спина электронов — ученые показали, что в присутствии аксионов сильное электрическое поле ведет себя аналогично магнитному и заставляет спины частиц поворачиваться. А в декабре исследователи из Германии обнаружили, что аксионы изменяют кулоновский потенциал и сдвигают энергию электронов в атоме водорода. Теоретически, такую сдвижку можно использовать для поиска аксионов, однако на практике это пока невозможно — чтобы заметить предсказанные учеными поправки, нужно уменьшить погрешность измерений по меньшей мере в сто тысяч раз.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
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

Администрация Байдена стреляла ракетами по шарам

Архиепархия Вашингтона разошлась во мнениях о НЛО

Все предсказания Ванги на 2026 год

Данные об НЛО являются отвлекающим маневром

Десятилетия наблюдений НЛО в Лоукантри

Загадочный проект в Зоне 51

Католическая церковь уволила штатного экзорциста

Монсеньор Стивен Россетти снят с должности экзорциста

Над Тихим океаном поднялся сигарообразный НЛО

Опубликовали протокол о контактах с инопланетянами

Охотник за инопланетянами из Пентагона

Попытка разоблачить сокрытие фактов об НЛО

Пропавшую ученую нашли с пробитой головой

Самое безопасное место во время зомби-апокалипсиса

Светящиеся шары и люди-тени - демоны

Тревожный прогноз сдедал китайский нострадамус

У меня дома начали происходить странные вещи

Ученые думали, что они понимают эволюцию

Церковь уволила экзорциста из-за НЛО

Экзотический и загадочный F-47

Активность НЛО над Шотландией

Архиепископ Вашингтона отстранил экзорциста

Бразильский блогер видел НЛО

Гигантский шар посреди болот

Земля наклонилась на 31,5 дюйма, этого быть не должно

Из-за блогера резко возросло число антипрививочников

Инопланетные тела и корабли, не принадлежащие людям

Как комментарии об НЛО вызвали споры

Комментарии об НЛО могут стоить карьеры

Люди могут принять за НЛО даже мусорный пакет

НЛО - это, по сути, Демоны

Опытного католического экзорциста отстранили

Редкое явление в небе над Пушкино

Священника-экзорциста отстранили из-за демонов

Скептик, который прозрел

Таинственный самолет вызвал интерес

Фильм про уфолога выходит в прокат

Шотландская встреча с НЛО

Я лично видел корабли, не принадлежащие людям

Является ли это намеком на новый самолет

Германия создает системы космического наблюдения

Загадочный треугольный самолет замечен над Зоной 51

Заявление ведущего американского экзорциста

Инновационные марсоходы плавают по песку

Миссия Психея сфотографировала полумесяц Марса

Новый метод обнаружения облаков на экзопланетах

Обнаружены возможные следы ранней жизни

Объяснение массивных черных дыр ранней Вселенной

Опасения по поводу частной колонизации Марса

После 10 лет модернизации легендарный телескоп вернулся

Проверка ставит под сомнение эволюцию темной энергии

Работа в экстремальных лунных условиях

Светящиеся грибы на службе науке

Смогут ли марсианские поселенцы печатать инструменты

Таинственный спутник Нептуна Нереида

Телескоп AtLAST изучит недостающую часть Вселенной

Удивительный кратер Гюйгенса на Марсе

Черные дыры могут избегать сингулярностей

Что могло формировать строительные блоки жизни

Что можно сделать с ложной информацией

Аренда транспорта в городе Сочи

Рисунок акварелью. Техника, история и особенности работы с материалом

Аренда транспорта в городе Омск

Агент ЦРУ рассказал о базах инопланетян

Архиепископ отстранил экзорциста из-за НЛО

Астрофизик рассказал о файлах Пентагона

Вопрос об НЛО заставил чиновника улыбнуться

Действия США - циничный политический трюк

ИИ-лаборатории озаботились вопросом сознания у машин

Интриги вокруг НЛО

Космический учёный нарушил молчание по поводу НЛО

Лазеры можно разметить в лунных кратерах

На Земле находятся четыре инопланетные базы

Особо смотреть не на что

Охотники заполонили озеро Лох-Несс

Причудливые образования Венеры озадачивают

Роман Аманды Лори об НЛО

Собрали воедино улики по загадочным радиосигналам

Стивен Спилберг вспоминает о близкой встрече

Существование водяных паровых шлейфов на Европе

Тайна космического стекла Тутанхамона

Тело пропавшей сотрудницы атомной лаборатории найдено

Член съемочной группы пострадал от призрака

Гигантские красные столбы появились над Тибетом

Доказательство существования путешествий во времени

Китайский Нострадамус высказался о файлах про НЛО

Мощные взрывы сотрясали восточное побережье США

Наблюдение НЛО в Огайо

Нашли остатки Ноева ковчега в Турции

НЛО в форме колеса замечено в Турции

НЛО в форме сигары ошеломило очевидца

НЛО над Сирией пронеслось со скоростью света

Почему инопланетян так манит Краснодарский край

Правительственная информация об НЛО - тупик

Предупреждение о наличии демонического элемента в НЛО

Самые мистические леса Великобритании

Три НЛО превратились в два над Англией

Умопомрачительный мираж у берегов Корнуолла

ФБР опубликовало материалы по делу Ди Би Купера

ФБР упоминает наблюдение НЛО в Миннесоте

Фильм 'Спящий пёс' рассказывает о журналисте-уфологе

Четыре НЛО заметили над Ираном

Экстрасенс раскрыл тайны скрытых баз инопланетян

Все фото программы НАСА Артемида - подделки

Группа бигфутов преследовала подростков в Айдахо

Группа НЛО пролетела над Краснодарским краем

Два НЛО размером с Землю пролетели мимо Солнца

Загадка инопланетного стекла Тутанхамона

Загадочная гибель угольного судна Циклоп

Загадочные объекты над Неаполем

Зацепка, указывающая на самолет Амелии Эрхарт

Звезда кантри Кейси Масгрейвс рассказала о НЛО

Какова вероятность паранормальных явлений

Мужчина вызвал НЛО медитацией

Наконец-то правда раскрылась

НАСА не нашло следов крушения НЛО

НЛО размером в семь миль пролетел мимо Солнца

НЛО, упавшее недалеко от острова Лумми

Новый случай увечья скота в Аргентине

Объяснили природу объекта на дне Балтики

Огромный НЛО пристыкован в кратере на Луне

Певица заявила, что сняла на видео НЛО

Первая пропавшая без вести учёная найдена мертвой

Почему Спилберг уверен, что мы не одни во Вселенной

Профессор из Гарварда опровергает данные ЦРУ

Пси-агент ЦРУ определил расположение баз инопланетян

Световая сущность посетила медитирующих туристов

Странные находки в Антарктиде

Существуют ли инопланетяне

Уфолог обнаружил животное на Марсе

Файлы об НЛО подробно описывают демонов

Что заметили в небе в Подмосковье

Экзорцист рассказал об ужасающей встрече

Белый диск замечен над Миссури

Белый дом буквально создал фейковый сайт об НЛО

Белый объект замечен над Мексикой

Будут ли миссии на Луну целесообразными

Два НЛО заметили над Гавайями

Департамент войны опубликовал файлы об НЛО

За кулисами темной стороны Нового Орлеана

Загадка Бермудского треугольника разгадана

Звездная пыль раскрывает тайны Солнечной системы

Как земной щит выдерживает удары солнечных бурь

Как люди могут восстановить утраченное зрение

Калифорния манит пришельцев

Китайский эксперт ошеломлен тайнами НЛО

Космический мусор представляет растущую опасность

Летающий объект человекообразной формы

Математики доказывают существование калейдоциклов

На Марсе впервые обнаружен эффект Цван-Вольфа

НЛО замечено в эфире новостей в Миссури

НЛО танцуют над Осакой

Обнаружили одну из первых галактик Вселенной

Оружие, превращающее врагов в камень, заметили на Марсе

Пришло время расширить наше понимание темной материи

Разноцветный НЛО заметили в Миннесоте

Разумно ли христианам игнорировать дебаты об НЛО

Световой корабль замечен над Ютой

Создание телекоммуникационной сети на Марсе

Теория струн вытекает из основных знаний о Вселенной

Технологии инопланетной расы на Марсе

Флот НЛО замечен над Калифорнией

Что такое 'Смотровая башня НЛО' в Колорадо

Белый дом создал фейковый сайт об НЛО

Британский меловой гигант приведен в порядок

Были ли марсианские приливы достаточно сильными

ИИ всё ещё уверенно выдаёт ложь за правду

ИИ для интерпретации акустического пульса Солнца

Карта неба, на которой изображено 6000 экзопланет

НАСА делает ставку на ядерные двигатели для Марса

Новый метод может раскрыть секреты звона черных дыр

Одновременно запечатлели оба полушария кометы 3I-ATLAS

Отыскали суперземлю в обитаемой зоне

Планы Пентагона по отслеживанию самолетов с орбиты

Площадка для наблюдения за НЛО в Колорадо

Поверхность лун Юпитера и Сатурна оказалась пористой

Пульсар раскрывает невидимые структуры

Свет уличили в движении с отрицательным временем

Снайперское укрытие Освальда выставлено на аукцион

США столкнулось с обвинениями в газлайтинге

Уфологические документы Трампа вызовут хаос

Хаос, вызванный водой на Марсе

Что скрыто в сообщениях Пентагона о НЛО

Белый дом смешивает конспирологию с миграцией

Гравитационные волны позволят обнаружить темную материю

Две черные дыры, растущие быстрее своих галактик

Наверх
Яндекс.Метрика