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

Белый дом формирует научную группу по изучению НЛО

Добыча кислорода из лунной почвы

Заявления Спилберга о присутствии инопланетян

Как рассмотреть нашу Вселенную

Лаборатория естественной химии у протозвезд

Медицинские системы для Луны и Марса

Министерство обороны скрывает детали об НЛО

Мощный НЛО обнаружен в далекой черной дыре

Наблюдение НЛО в форме гигантской картофелины

Наше представление о календаре майя

Неразгаданные тайны Стоунхенджа

От морского дна до Марса

Сверхмассивные чёрные дыры - крупнейшие колыбели планет

Способ оценки масс новорожденных планет

Стремиться ли к Луне

Суперконтинент сделал из Земли снежный ком

Ученые обновляют план первого контакта

Фильм Спилберга об НЛО основан на достоверных данных

Хронология древних океанов Марса

Черная дыра образовалась раньше своей галактики

Артефакты на фотографии марсохода Кьюриосити

Белый дом опубликовал новые файлы с НЛО

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе

В архивах Ватикана нет записей об НЛО

В куклу вселился призрак собаки

Внутри особняка с привидениями в Денвере

Военные отслеживали антигравитационные технологии

Все cвидетельства путешествий во времени

Инопланетяне уже посещали Землю

НЛО над главным аэропортом Зимбабве

НЛО отслеживается самолетом ВВС США

НЛО пролетел по небу над Индией

Оранжевая сфера повергла рыбака в шок

Пентагон опубликовал 72 новых файла об НЛО

Путешественник во времени времен Второй мировой войны

Режиссер Стивен Спилберг заявляет, что мы не одиноки

Светящийся шар запустил рой загадочных объектов

Существование путешествий во времени

Убедитесь в реальности путешествий во времени

Черный шар засеивает облака дронами

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе на Луне

Где же все черные дыры промежуточной массы

Давно скрытые секреты выходят на свет

Диски, светящиеся шары и картофелина

Древние изменения климата Марса

Замечен всплеск наблюдений красных шаров

Исключение темной энергии из уравнения

Китай и Россия обладают сбитыми НЛО

Конференция по НЛО пройдет в Канаде

Красные карлики пожирают планеты, похожие на Землю

Лунные базы сталкиваются с невидимой угрозой

Новый телескоп может обнаружить 100 000 миров

Окончательная перепись близких звёздных систем

Почему первые галактики прекратили звездообразование

Размытые видеозаписи и никаких фактов

Странное квантовое свойство изолятора будущего

Триллер Стивена Спилберга об НЛО всех покорил

Туристы запечатлели яркий треугольный НЛО

Файлы об НЛО разжигают панику на Земле

Фильм Стивена Спилберга об НЛО бьёт рекорды

Эволюция городской мобильности. Все об электросамокатах

Встреча с инопланетянами в Розуэлле

За кулисами печально известного интервью Груша

Загадочная картофелина над Колорадо

Инопланетный корабль был всего лишь светом

Инопланетян по-прежнему нет

Наблюдения таинственных шаров

Недавно опубликованное досье Пентагона об НЛО

Новое внимание к исчезновению генерал-майора

Новые файлы НЛО могут содержать угрозу безопасности

Последние мгновения перед исчезновением генерала

Правительства скрывают правду об инопланетянах

Прозрачный НЛО искривил пространство

Разоблачитель НЛО заявляет о секретных расходах

Рецензия на фильм Стивена Спилберга

Сообщения о светящихся красных шарах

Странные огни, но мало неопровержимых фактов

США публикуют третью порцию файлов об НЛО

Трамп обнародовал третью порцию файлов об НЛО

Угрожает ли Вере раскрытие НЛО

Шкала сообщений об НЛО, заслуживающих изучения

Большинство американцев верят в НЛО

Вращающиеся диски и светящиеся шары

Время существует не везде

Инопланетяне могут существовать

Инопланетяне на чемпионате мира

Опубликованы новые файлы об НЛО

Официальные лица США приблизились к тайне НЛО

Пентагон опубликовал третью партию файлов об НЛО

Плазменные шары в центре внимания

Появление НЛО над Зимбабве летом 2008 года

Публичное раскрытие администрации Трампа

Пять сообщений правоохранительных органов о НЛО

Светящиеся шары на северо-востоке США

Создали ядерные шаровые молнии в лаборатории

США публикуют третью партию файлов об НЛО

Третья партия файлов об НЛО

Уфологические файлы Пентагона содержат видеозаписи

Фильм, который стоит посмотреть перед Днем раскрытия

Христианство совместимо с концепцией НЛО

Шаровые НЛО над северо-востоком США

Реальные истории, которые легли в основу фильмов ужасов

Артефакт обнаружен на фото марсохода

База инопланетян в районе северного полюса Луны

Восемь инопланетных существ, описанных властями

Грибы на Марсе сделают реголит плодородным

Загадочный водяной лед Меркурия

Замаскированный НЛО направляется к району ранчо Скинуокер

Инвестор ищет возможности, связанные с НЛО

Инопланетяне как никогда близки

Кладезь данных о гравитационных волнах

Марс может помочь нам понять маргинальные экзопланеты

Невероятный научно-фантастический мини-сериал

Новый опрос проливает свет на убеждения американцев

Обнаружена трижды затменная система звёзд

Одержимость Стивена Спилберга инопланетянами

Пилот видел НЛО размером больше авианосца

Правительственные секреты об инопланетянах

Привел ли инцидент в Варгинье к обнаружению инопланетян

Реальные доказательства или мистификация

Светящийся шар завис над городом

Умирающая звезда создала Хрустальный Шар

Величайшее сокрытие информации в истории США

День раскрытия информации хочет, чтобы вы поверили

Доказательство реальности путешествий во времени

Как использовать лунные ресурсы

Миллиарды секретных расходов, скрытых от Конгресса

Многие фильмы Спилберга об инопланетянах глубокие

Многомиллиардный секрет американских военных

Не верьте ажиотажу вокруг искусственного интеллекта

НЛО увеличивает число подписчиков блогеров

Определили физические признаки нашего Сознания

Отвечать на сигналы инопланетян запрещено

План на день, когда инопланетяне вступят в контакт

Почему размер популяции не спасает ее от вымирания

Связи ЦРУ с инопланетными технологиями

Скрытый порядок в многомерной случайности

Странные огни, бесшумные корабли и близкие встречи

США изучали комаров как биологическое оружие

ЦРУ собирает инопланетные технологии

Черные дыры делают экзопланеты непригодными для жизни

Эмили Блант изучала реальные истории о похищениях

Берегитесь Малдеров и Скалли

В файлах об НЛО христиане видят демонов

Внеземная жизнь может ускользать от зондов

Законодатели хотят, чтобы уфо-инсайдеры имели иммунитет

Как Великая пирамида пережила землетрясения

Конгрессмен осуждает препятствия на пути к правде

На острове Пасхи появилась новая статуя

Недалеко от Юпитера наши рой метеоритов

Нужно принять меры по обеспечению прозрачности

Обнаружили сверхземлю у близлежащего красного карлика

Писать письма инопланетянам нестоит

Правительство США вербовало детей-экстрасенсов

Правительству США известно об инопланетянах

Сильно покрасневшие загадочные квазары

Скептик посетил ранчо Скинуокер

Стивен Спилберг вызвал возмущение из-за НЛО

Стремление к раскрытию тайн НЛО

Уфо-инсайдеры штурмуют Капитолийский холм

Участники сообщества конспирологов на Reddit

Экзопланета размером с Сатурн и земной температурой

Адские планеты более распространены, чем экзоземли

Вот 15 лучших фильмов об НЛО

Встречи с инопланетянами. Факт или вымысел

Жанна д’Арк - девушка, которая определила будущее мира

Жуткий НЛО замечен в Бразилии

Инопланетяне - самозванцы

Испытали управляемый снаряд для рельсотрона

Как инопланетянам достичь Земли

Картина доказывает, что путешествия во времени реальны

Кристаллы пространства и времени

Людей отправляют в Ад чаще, чем в Рай

Обреченные экспедиции - почва для теорий заговора

Они прилетели из чужих миров

Откуда Земля получила фосфор и азот

Под водами озера Шамплейн скрывается чудовище

Правительству США известно о расах инопланетян

Решение проблемы Кардашева

Секретные программы обратного инжиниринга НЛО

Сотрудник ЦРУ рассекретил сеть инопланетных хабов

Что бы почитать про НЛО

Грузовики с КМУ от «Грузовик-ДВ»

Администрация Байдена стреляла ракетами по шарам

Архиепархия Вашингтона разошлась во мнениях о НЛО

Все предсказания Ванги на 2026 год

Наверх
Яндекс.Метрика