теоретическое исследование, в котором рассматривалась гипотеза о том, что изначально сгруппированные могут быть кандидатами в темную материю. Статья была опубликована в журнале Physical Review Letters.
Ученые предполагают, что в течение доли секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они были сформированы в течение этой доли секунды, эти ПЧД могли иметь разные массы и связанные с ними характеристики.
Некоторые физики считают, что ПЧД вносят значительный вклад в прогнозируемое изобилие темной материи во Вселенной. Наблюдения гравитационных волн, собранные в рамках сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA, и ограничения, установленные этими наблюдениями, предполагают, что это крайне маловероятно.
Тем не менее, некоторые исследования показали, что кластеризация ПЧД во время их формирования может изменить скорость их слияния, что потенциально позволит получить значения в пределах ограничений, установленных LIGO-Virgo-KAGRA. Эта кластеризация также потенциально повлияла бы на существующие ограничения микролинзирования, поскольку кластеры ПЧД будут действовать как массивная одиночная линза, которую нельзя изучать с помощью исследований микролинзирования.
«Наша работа была мотивирована утверждением, что первичные черные дыры с массами, близкими к массе Солнца, могли бы избежать нынешних сильных ограничений, связанных с микролинзированием, если бы они были сильно сгруппированы», – сказал Антонио Риотто, один из авторов статьи. – «Наше исследование доказало, что это утверждение неверно. Идея проста: сгруппированные ПЧД могут избежать ограничений микролинзирования, если кластеризация достаточно сильна, но это будет противоречить другому набору данных, поступающему из леса Лайман-альфа, который предполагает что для этого потребуется слабая кластеризация».
В своих анализах Риотто и его коллеги объединили ограничения микролинзирования, установленные предыдущими астрономическими наблюдениями, с данными из леса Лайман-альфа. Лес Лайман-альфа – это явление поглощения, которое можно наблюдать с помощью инструментов астрономической спектроскопии, проявляющееся в виде линий поглощения в спектрах далеких галактик и квазаров.
В своей статье исследователи показали, что данные леса Лайман-альфа предполагают, что для того, чтобы избежать существующих ограничений микролинзирования, ПЧД должны быть слабо, а не сильно кластеризованы, что противоречит теории, которую они рассматривали.
«Наш анализ исключает возможность того, что ПЧД могут быть темной материей Вселенной, если они имеют массы, аналогичные массам звезд», – сообщил Риотто.
astronews.ru, 2 декабря 2022
Журнал Physical Review Letters. 2022
Антонио Риотто из Женевского университета
Глава 11-18-9
Найдены новые доказательства существования темной материи вокруг черных дыр
Март 2023
Исследователи из Китая подробно изучили две ближайшие двойные системы, содержащие звезду и черную дыру звездной массы, и нашли новые косвенные доказательства существования плотной темной материи вблизи их черных дыр. Примененная авторами модель динамического трения позволила также объяснить поведение звезд-компаньонов намного лучше, чем любая другая теория, не учитывающая темную материю. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Темная материя не излучает и не отражает свет, поскольку никак не участвует в электромагнитном взаимодействии, что делает ее исключительно сложным объектом для обнаружения. Многие современные исследования направлены на поиски доказательств существования этой формы материи или методов, которые позволили бы ее обнаружить. И все, чем могут располагать ученые, — знание, что гипотетические частицы темной материи взаимодействуют друг с другом и другими частицами только гравитационно, и то, что этой невидимой материи примерно в пять раз больше, чем наблюдаемого нами вещества. Тем не менее, известно с десяток теоретических и наблюдательных косвенных доказательств существования темной материи.
Очередное доказательство существования темной материи предложил дуэт астрофизиков из Университета образования Гонконга (КНР). Ученые выбрали в качестве объектов исследования две ближайшие рентгеновские двойные системы, состоящие из черной дыры звездной массы и звезды-компаньона — A0620-00 и XTE J1118+480. Системы, находящиеся в трех и шести тысячах световых лет от Солнца, активны и излучают в рентгеновском диапазоне при падении вещества звезды-компаньона на черную дыру.
Вращаясь вокруг своих черных дыр, звезды-компаньоны постепенно замедляются со скоростью примерно в одну-две миллисекунды в год, согласно наблюдениям астрономов. Однако стандартная теоретическая оценка дает значение на два порядка ниже, а именно — 0,02 миллисекунды в год. При этом учет возможного магнитного торможения или влияния приливных сил не предоставляет желаемого результата и тоже расходится с наблюдательными данными.
Авторы решили применить модель динамического трения к темной материи Суть модели заключается в том, что звезда, движущаяся в плотной среде из частиц темной материи, будет гравитационно притягивать их, создавая повышенную концентрацию частиц позади себя.
Это еще более плотное скопление частиц темной материи, в свою очередь, будет оказывать коллективное гравитационное воздействие на звезду, замедляя ее. Эффект динамического трения был предложен более 70 лет назад лауреатом Нобелевской премии астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром и, на удивление авторов исследования, ранее его не применяли к подобным системам.
В данном этот эффект позволил получить наиболее близкие к наблюдаемым значениям скорости замедления звезды-компаньона. Ученые надеются применить такую модель к другим двойным системам, которых только в нашей Галактике не менее 18 штук.
naked-science, 22 марта 2023, Даниил Сухинов
https://naked-science.ru/article/astronomy/temnota-vokrug-chernyh-dy
The Astrophysical Journal Letters, март 2023,
Университет образования Гонконга (КНР)
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acaafa
Часть 11-19
Космология и темная материя
Содержание
(том – часть – глава)
11-19-1. Темная материя и космология
11-19-2. Стандартная космологическая модель (ΛCDM)
11-19-3. Стандартная космологическая модель (ΛCDM)
11-19-4. Ускоренное время избавило физиков от темной материи
11-19-5. Космологи предложили объяснение дефициту темной материи во Вселенной
11-19-6. Физики выяснили, сколько тёмной материи потеряла Вселенная
11-19-7. Физики предположили, что темная материя существует в другом измерении
11-19-8. «Светлые» и «темные» галактики указали на возможный переворот в космологии
11-19-9. Интервью с Николаем Горькавым
11-19-10. Далекие галактики раскрывают истинную природу темной материи
11-19-11. Темная материя может быть следствием существования «Антивселенной», противоположной нашему миру
Глава 11-19-1
Темная материя и космология
Исследования реликтового излучения, в частности, выявление высокой степени его изотропности, дали толчок развитию космологии. Так, в 1982 году Джим Пиблс высказал идею, что противоречие между отсутствием существенных флуктуаций плотности барионной материи в момент рекомбинации и современной крупномасштабной структурой Вселенной, которая не успела бы развиться за прошедшее с этого момента время, может быть устранено предположением о большом количестве небарионной материи. Рост её флуктуаций способствовал бы формированию наблюдаемых
