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
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

Вероятность погибнуть от удара астероида

Верующие видят лицо Иисуса на Туринской плащанице

Генетическое тестирование инопланетных мумий

Заметили пробуждение сверхмассивной черной дыры

Исследование бурного прошлого Венеры

Кролики-франкенштейны захватывают США

Медленно вращающиеся ореолы темной материи

Метеорит Джорджии на 20 млн лет старше самой Земли

Механизм, который восстановит ваши глаза

НАСА призывают отправить сообщение объекту 3I/ATLAS

Одна сторона Земли теряет тепло гораздо быстрее

Описание проверки оборотней в Пентагоне

Пентагон пытается разоблачить объект Агуадильи

Полная картина ночных облаков на Марсе

Потрясающий вид на третьего межзвездного гостя

Проще ли добывать астероиды на Луне, чем сами астероиды

Разгадали тайну пропажи космической серы

Сняли невидимый глазом НЛО

Тайна катастрофы Амелии Эрхарт может быть раскрыта

Утаенные данные о вторжении НЛО на Восточное побережье

Анализ и присвоение названия новому метеориту

Встреча с зелеными человечками в Кентукки

Зафиксировали самый удаленный быстрый радиовсплеск

Зонд Люси мог бы посетить еще один астероид

ИИ научился быть злым без чьих-либо указаний

Кинолог запечатлел очень быстрый НЛО

Метеорит пробил дыру в крыше дома в Джорджии

Мужчина, выгуливая свою собаку, запечатлел НЛО

На экзолунах у Альфа Центавра может быть жизнь

Планеты, на которых нет воды, могут производить жидкости

Появление новой статуи на острове Пасхи

Пропавший самолет Амелии Эрхарт найден

Пугающая информация о таинственном межзвездном объекте

Расы инопланетян, о которых известно властям США

Сфера Дайсона поможет воскрешать мертвых

Сходство между околосмертными переживаниями и наркотиками

Туринская плащаница. Это кто-то другой, а не Иисус

Физический варп-двигатель возможен

Черный куб замечен над базой ВВС Райт-Паттерсон

Шокирующее открытие после падения метеорита в Джорджии

База инопланетян в кратере Лаут на Марсе

Видел ли Дональд Трамп НЛО

Древние постройки обнаружили на Меркурии

Завод по производству лунного кирпича

Загадочная комета, прилетевшая из другой системы

НАСА изучает загадочную межзвездную комету

Научились превращать ртуть в золото

НЛО заметили над штатом Нью-Джерси

НЛО наблюдает за семьей в Индии

НЛО оставляет дымный след над Невадой

Обнаружена самая массивная черная дыра

Обнаружены первые звезды Вселенной

Существуют четыре различных вида инопланетян

США используют технологии инопланетян

Таинственный гигант, скрывающийся за черными дырами

Три фигуры появляются на Солнце

Удивительный полет к черной дыре

Федеральный советник по науке призывает изучать НЛО

Экзопланета у ближайшей солнцеподобной звезды

Экзотические вихри на картине 'Звездная ночь'

Гигантский пузырь звезды-сверхгиганта удивляет

Когда марсианский грунт распадется на части

Космическая гонка касается не только крупных стран

Криптотерриториальная гипотеза

Литологические особенности ландшафта Марса

Молодая звезда начинает взрываться

НАСА спешит разместить ядерные реакторы на Луне и Марсе

НАСА ускоренно разрабатывает лунный реактор

Недавние вулканические и термальные изменения на Марсе

Поиск жизни на Марсе был явной целью астросообщества

Почему кабинет Трампа дает разные ответы о НЛО

С помощью ChatGPT пишется все больше научных статей

Самая ранняя черная дыра во Вселенной

Свидетельства о кровавом ритуале на Туринской плащанице

Столкновение облаков приводит к вездообразованию

Тайна Бермудского треугольника раскрыта

Тайны космического винограда

Тайны протопланетных дисков

Что нужно знать о Лох-Несском чудовище

Шестеро преемников могли бы исследовать Марс

Бесконечная зима в Европе все ближе

Библейские руины - ключ к тайне Ковчега завета

Библейское море становится кроваво-красным

Власти США знают о четырех расах инопланетян

Изображение Плащаницы сделано со скульптуры

Конгрессмен рассказал об инопланетянах

Миру следует разработать политику в области НЛО

На Марсе нашли совершенно новый минерал

Наблюдение за НЛО в Уилтшире

Новые подсказки в поисках Восьмого чуда

Обнаружена экзопланета в обитаемой зоне Альфы Центавра

Популярные места для наблюдения НЛО в США

Страх охватил деревни в Австралии из-за НЛО

Существо в реке Хан в Сеуле стало вирусным

Тайна Атлантиды становится все более загадочной

Тайна человеческого сердца Леонардо да Винчи

Тулси Габбард возрождает теорию заговора о НЛО

Ученые предсказывают Конец света

Центр изучения НЛО открывает набор учителей

Что означает интерес Джей Ди Вэнса к НЛО

Безумный план посетить черную дыру

Загадочные временные явления в тени Земли

Загадочный межзвездный обьект - инопланетный корабль

Закрыли изучавший телепортацию институт МГУ

Заметили облако в форме рестлера Халка Хогана

Затонувший город расскажет о Ноевом ковчеге

Межзвездная экспедиция к черной дыре

Межзвездный объект имеет разумный дизайн

Мрачное предупреждением о 15 годах антиутопии

НЛО сняли в холмах Малверн

Новое открытие в Туринской плащаницы

Новый вид физики, не виданный ранее

Новый окрас кошек противоречит генетическим ожиданиям

Пилот уверен, что нашел самолет Амелии Эрхарт

Признаки древней жизни на Красной планете

Самое странное кольцо Сатурна

Суперинтеллект роботов может привести к Апокалипсису

Существуют другие видео маневров НЛО у Нимица

Сфера Буга - часть скрытой планетарной сети

Таинственные шары требуют научного изучения

Мраморные памятники фото и цена

Автомобилист принял телескоп за НЛО

Великая пирамида на тысячелетия старше фараонов

Вера в возможность существования внеземной жизни

Давайте сохраним Луну

Директор национальной разведки рассказала о НЛО

Доказательство приземления НЛО тысячи лет назад

ИИ ChatGPT превратили в похитителя данных

ИИ вскоре получит контроль над ядерным оружием

Инопланетный зонд нужно изучить

Инопланетяне живут рядом с нами

Направляясь к системе Проксимы Центавра

Огромный подводный город недалеко от Ноева ковчега

Орбита - игровая площадка для миллиардеров

Планеты-изгои могут образовывать планетные системы

Познакомьтесь с черными дырами среднего размера

Путешествие к экзопланете может занять 250 лет

Суперсталь выведет термоядерный синтез на новый уровень

Там могут быть инопланетяне

Теории о происхождении темной материи

Футуристический корабль для полета к звездам

Безумная теория астрофизика

Бесследное исчезновение самолета у Австралии

Взгляните на индонезийский фестиваль НЛО

Все люди могут быть пришельцами с Марса

Деревушка в Шотландии - столица НЛО Великобритании

Зеленый НЛО, похожий на кальмара, над Далласом

Кто первым построит ядерный реактор на Луне

Люди развили две ноги не для того, чтобы бегать

Металлический шар над вулканом в Мексике

Мужчина установил связь с умершим сыном

Нечто в доме приставало по ночам к девочкам

НЛО оказался зеркалом телескопа

НЛО потерпел крушение у Стокгольма

Стоит ли бояться приближающейся кометы

Странное лицо на горе в Чили

Страшное предупреждение Хокинга об НЛО

Таинственный межзвездный объект неестественен

Уфологи пытаются реформировать Великобританию

Хокинг нас предупреждал

Хронология Великой пирамиды не верна

Перепланировка нежилого помещения. Законность и порядок действий

Библейское предупреждение о конце света

Вращение Земли таинственным образом ускорилось

Загадочное лицо на вершине горы в Чили

ИИ самостоятельно обнаружил уязвимости в ПО

Конгрессмена проинформировали об инопланетянах

Консультация, данная разоблачителю Дэвиду Грушу

Криптозоолог занялся политикой

Лох-Несское чудовище выглядит иначе

НЛО вызвали переполох в Индии

Отпечаток пальца библейского персонажа

Повернуть время вспять и стереть ошибки

Провал ключевой для колонизации Луны миссии

Связь между депрессией и датой рождения

США намерены оккупировать Луну

Теория о подозрительной активности в космосе

Трюк с квантовой запутанностью

Уфолог ушел в политику

Уфологи обнаружили базу инопланетян

Фильм 'Пришельцы в Америке - дело Паскагулы'

Экзопланеты подсказали размер и состав Планеты Х

Aвcтpaлийcкaя aнoмaльнaя зoнa нaпoминaeт o ceбe

Будущее астрономии на Луне

Вирусное видео с НЛО над Далласом

Вице-президент США хочет исследовать феномен НЛО

Наверх
Яндекс.Метрика