class="p">
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac86d4
https://arxiv.org/abs/2206.08430
Часть 11-8
Взаимодействие тм с нормальной материей
Содержание
(том – часть – глава)
11-8-1. Космологи заметили признаки взаимодействия тёмной материи с обычной
11-8-2. Следы темной материи предложили искать в эргосфере черных дыр
11-8-3. Неожиданное взаимодействие между темной и нормальной материей
11-8-4. О взаимодействии темной материи с нормальной материей
Окраины скопления Персея
11-8-5. Нечто: на Земле поймали сигнал от темной материи
11-8-6. Связь темной материи и нейтрино не подтвердилась
Глава 11-8-1
Космологи заметили признаки взаимодействия тёмной материи с обычной
Апрель 2015
Международная группа учёных во главе с исследователями из университета Дарема в Великобритании использовали космическую обсерваторию "Хаббл" и "Очень большой телескоп" Европейской южной обсерватории (VLT ESO) для наблюдения за одновременным столкновением четырёх далеких галактик в центре скопления, удалённого на 1,3 миллиарда световых лет от Земли.
Как сообщают авторы исследования в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, одно небольшое скопление тёмной материи, кажется, немного отстаёт от галактики, которую оно окружает. Согласно расчётам, смещение сгустка тёмной материи относительно её галактики составляет около 5000 световых лет.
Подобные смещения теоретики прогнозировали в тех случаях, когда тёмная материя при столкновениях галактик взаимодействует с обычной материей как-то иначе, чем гравитационно. Компьютерное моделирование показывает, что дополнительное трение при столкновении замедлило бы движение тёмной материи, в результате чего возникло бы наблюдаемое смещение.
Общепринятые теории гласят, что все галактики окружены скоплениями тёмной материи (в том числе Млечный Путь). Поэтому наблюдения за столкновениями галактик являются идеальным способом изучения природы тёмной материи.
"Мы привыкли думать, что тёмная материя окружает галактики и почти никак не взаимодействует с веществом, из которого они состоят. Однако наши наблюдения показывают, что некое пусть и очень незначительное взаимодействие между тёмной и обычной материями всё-таки присутствует. А значит, тёмная материя может быть не такой уж и тёмной", — поясняет ведущий автор исследования Ричард Мэсси (Richard Massey) из Института вычислительной космологии при университете Дарема.
В настоящее время учёные проводят компьютерное моделирование, чтобы подтвердить свою гипотезу, согласно которой наблюдаемое смещение вызвано взаимодействием тёмной материи с обычной.
Ранее доктор Мэсси и его коллеги представляли результаты своих исследований, демонстрирующих, что тёмная материя незначительно взаимодействует с обычной при 72 столкновениях скоплений галактик, в каждой из которых содержится до тысячи отдельных звёздных систем. Новое исследование этой же команды изучает движения отдельных галактик и выявляет конкретные примеры негравитационного взаимодействия тёмной материи с обычной.
amic.ru, 16 апреля 2015,
https://www.amic.ru/news/nauka-i-obrazovanie/kosmologi-zametili-priznaki-vzaimodeystviya-temnoy-materii-s-obychnoy-303366
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Ричард Мэсси (Richard Massey) из Института вычислительной космологии при университете Дарема.
Глава 11-8-2
Следы темной материи предложили искать в эргосфере черных дыр
Июнь 2015
Джереми Шниттман (Jeremy Schnittman) из Центра управления полетами им. Годдарда (NASA) подверг пересмотру существующие представления о результатах взаимных столкновений частиц темной материи в окрестностях черных дыр и пришел к выводу, что побочные продукты этих столкновений могут быть обнаружены астрономами. Потенциально это позволяет косвенно зарегистрировать существование частиц темной материи. Статья опубликована в The Astrophysical Journal, а с ее препринтом можно ознакомиться на arXiv.org.
В 2009 году группа ученых во главе с Максимо Баньядосом (Máximo Bañados) выдвинула гипотезу, согласно которой черная дыра может разогнать находящиеся рядом частицы темной материи, передав им часть своей энергии вращения через механизм Пенроуза. В итоге черная дыра слегка замедлит свое вращение, но для частиц темной материи сыграет роль мощного ускорителя. Поскольку вимпы не участвуют в электромагнитном взаимодействии, объекты, подобные черным дырам, являются единственными, способными сыграть роль ускорителей для таких частиц. Тем не менее, в ряде работ значимость эффекта Баньядоса-Силка-Уэста была поставлена под сомнение.
Джереми Шниттман попытался рассмотреть процесс разгона частиц темной материи близ черных дыр более детально. По расчетам автора, для части из них механизм Пенроуза будет работать намного эффективнее, чем считалось ранее. Шниттман обнаружил, что гамма-лучи от аннигиляции «вимпов» по своей энергии могут быть в 14 раз больше, чем исходные частицы. Более ранние модели, учитывавшие одновременный разгон в эргосфере лишь небольшого количества частиц, показывали, что гамма-лучи по своей энергии могут превзойти исходные частицы лишь на 30 процентов. Иными словами, существует вероятность того, что аннигиляции вимпов дадут гамма-излучение, которое отразится на спектре гамма-фотонов, исходящих от черной дыры.
Как констатирует Шниттман, повышению вероятности обнаружения следов аннигиляции вимпов способствует и релятивистское замедление времени близ черной дыры. С точки зрения удаленного наблюдателя, частицы, падающие на горизонт событий дыры, сначала ускоряются, но по мере приближения к горизонту замедляются. Поэтому наблюдаемая вблизи него плотность частиц вимпов должна повышаться.
Кроме того, в ряде моделей, описывающих вимпы, их эффективное сечение столкновения после достижения определенного уровня энергий (за счет разгона черной дырой) может скачкообразно увеличиваться. Из-за всего этого вероятность аннигиляции разогнанных частиц темной материи при столкновениях близ черной дыры будет намного выше, чем в любых других районах Вселенной. Как комментирует Шниттман, если в норме столкновение и аннигиляция двух вимпов также маловероятны, как столкновение двух пуль в перестрелке, то в окрестностях черных дыр таких «пуль» должно быть так много, что периодически они просто обязаны сталкиваться, порождая гамма-лучи высоких энергий.
Согласно расчетам, их т можно будет зарегистрировать с помощью гамма-телескопов. Правда, «увидеть» удастся лишь часть гамма-лучей – те, что образуются с того края черной дыры, который вращается по направлению к земному наблюдателю. Особенно сильным свечение будет по центру такого края, соответствующему экватору черной дыры. Другой ее край, вращающийся в направлении от нас, будет испускать гамма-лучи от аннигиляции частиц в другую сторону. Следя за черными дырами с помощью достаточно эффективных гамма-телескопов, земной наблюдатель должен увидеть асимметричное свечение в гамма-диапазоне.
nplus1.ru, 24 июня15, Александр Березин
https://nplus1.ru/news/2015/06/24/an
The Astrophysical Journal, 2015
Джереми Шниттман (Jeremy Schnittman) из Центра управления полетами им. Годдарда (NASA)
http://arxiv.org/pdf/1506.06728v1.pdf
Глава 11-8-3
Неожиданное взаимодействие между темной и нормальной материей
Декабрь 2016
Статистический анализ спиральных мини-галактик открыл неожиданное взаимодействие между темной и нормальной материей. Согласно новому
