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

Генерал ВМС называет бывшего шефа AARO лжецом

Глава Anthropic предрёк исчезновение инженерных профессий

Дементор замечен над Астаной

Еврей из НЛО

Загадочное исчезновение экипажа корабля

Инопланетяне, кровь и Белый дом

Кем был уфолог Дэвид Уилкок

Несмотря на конфликт, Белый дом ведёт переговоры с Anthropic

НЛО выводят из строя ядерное оружие с 1960-х годов

Новые откровения о НЛО и почему это не случайность

Общественник предложил создать музей уфологии

Он знал много ядерных секретов

Они маскируются под дроны

Они нашли черную живую слизь внутри корабля

Пентагон купил ИИ Гугла

Сущности предупредили чиновников о начале их войны с Богом

У американцев с инопланетянами всё давно на мази

Уфолог Ник Поуп скончался в возрасте 60 лет

Частое использование ИИ влияет на мозг

Чешуя дракона обнаружена на Марсе

Время может двигаться и быстро, и медленно одновременно

Галактики растут вокруг черных дыр

Древний марсианский океан существовал

Зафиксировано изменение состава кометы 3I-ATLAS

Инопланетная жизнь может скрываться у всех на виду

Камера запечатлела Существо во время ограбления

Крах майя был вызван климатическими колебаниями

Метан выделяется из межзвездной кометы 3I-ATLAS

Метан обнаружен на гигантской экзопланете

Новая группа крови, которая есть только у трех человек

Опасения по поводу сокрытия информации об НЛО

Пентагон согласовывал позиции с Луисом Элизондо

Постоянно меняющаяся многопланетная система

Путешественник во времени прибыл из 2582 года

США десятилетиями проводили эксперименты с НЛО

Тайна НЛО в Уайт-Маунтинс

Темный вулканический пепел Марса

Трехмерная карта меняет представление о Вселенной

Человечество упускает что-то важное об НЛО

Я единственный человек в постапокалиптическом мире

Американская лаборатория изучала НЛО

Гигантская жуткая тень на Марсе сильно выросла

Гравитация подчиняется законам Ньютона и Эйнштейна

Доказательства существования магнетизма в звездах

Дональд Трамп приказал обнародовать досье об НЛО

Инопланетяне могут подтвердить свое существование

Информатор об НЛО умер от передозировки

Источник загадочной дымки в атмосфере Венеры

Как газ превращается в диски, формирующие планеты

Может ли темная материя образоваться из черных дыр

НАСА подтвердило дату сближения с Апофисом

Открытие на острове Пасхи может переписать историю

Планетам требуется больше воды для поддержания жизни

Разоблачитель НЛО скончался накануне дачи показаний

Темная материя объясняет появление ранних черных дыр

Теория заговора привлекает внимание законодателей

Теперь 13 погибших или пропавших без вести

Трамп обещает расследовать гибель ученых-уфологов

Федералы встречались по поводу НЛО в 1990-х годах

Черные дыры вызывают вспышки в триллионы солнц

Бытовки в Москве и модульное строительство. Оперативные решения для бизнеса и частного сектора

Давать показания в Конгрессе США опасно для жизни

Загадочная смерть информатора об НЛО

Изучала ли американская лаборатория НЛО

Информатор конгресса умер от наркотической смеси

Карта мира скоро будет переписана

Конгрессмен предупреждает о разрушительной правде

Кто стоит за исчезновениями и смертями ученых

НАСА обнаружило важный ключ к жизни на Марсе

НЛО раскрывают секреты, искажающие реальность

Правда о Великой пирамиде раскрыта

Пропавшие ученые изучали НЛО

Путешественник во времени из 2118 года

Разоблачитель НЛО скончался перед дачей показаний

Растет число свидетельств того, что они уже здесь

Сообщения об НЛО подпитывают спекуляции

Тайна пропавших и погибших ученых раскрыта

Теория о большой батареи в Великой пирамиде

Ури Геллер предупредил Трампа, что телепортация реальна

Уфо-информатор умер от передозировки

ФБР проводит расследование смерти информатора

Ватикан настаивает на обнародовании данных об НЛО

Всплыло жуткое видео пропавшего ученого

Духовность и религиозная связь с НЛО

Инопланетяне, НЛО и демоны

Конгрессмен видел ошеломляющие данные об НЛО

На одной стороне Земли быстро становится холоднее

Пентагон скрывает инопланетный корабль

Политик видел фотографии и видео НЛО

Последние леденящие душу слова уфолога

Последние моменты жизни уфолога

Предупреждение уфолога перед смертью

Пропавшие ученые. Заговора нет, только подозрения

Ролик фильма Спилберга 'День раскрытия информации об НЛО'

Скандал вокруг смерти уфолога Дэвида Уилкока

Смерти и исчезновения ведущих ученых США

Странная смерть всей семьи ученого НАСА

Тайна происхождения минералов

У пропавших ученых США есть кое-что общее

Уфолог найден мертвым в Колорадо

Уфолог размышлял о недавних смертях своих коллег

Автор статей о паранормальных явлениях скончался

Видеозаписи НЛО, которые не поддаются никакому объяснению

Земляне могут быть хуже инопланетян

Зловещие файлы об НЛО существуют

Исследователь НЛО знал что-то важное

Кем был уфолог Дэвид Уилкок

Конгрессмен поделилась душераздирающей новостью

Кто такой доктор Джон Бранденбург

Лучший друг Дэвида Уилкока ошеломлен его смертью

Разрушили ли кибер-сталкеры жизнь уфолога

Расследование смерти писателя-уфолога

Сообщения о самоубийстве уфолога

Тайна инопланетной жизни вот-вот будет раскрыта

Трагический инцидент с автором книги о НЛО

У Дэвида Уилкока были проблемы с психикой

Уфолог Дэвид Уилкок привлек к себе внимание

Уфолог умер в возрасте 53 лет после самоубийства

Череда смертей известных уфологов

Что стоит за всплеском интереса к уфологии

Электронные письма представителя Пентагона об НЛО

Братья Земли. Между вечной ночью и днем

Грань между человеком и инопланетянином

Действительно ли Луна богата железом

Доказательства существования первых звезд

Загадка цвета троянских астероидов Юпитера

Как эволюционируют галактики с самого зарождения

На Луне только что появился новый шрам

Некоторые собаки в Чернобыле посинели

Поиск жизни в марсианских вулканах

Полный список экспертов, погибших или пропавших

Поп-культура формирует науку

Почему некоторые звезды в центре галактики выживают

Разгадка тайны Земли возрастом в 4,5 млрд лет

Разделительная черта между планетами и звездами

Солнечные пятна как оружие для поиска экзопланет

Странная смерть уфолога Эми Эскридж

Темная материя может находиться в двух состояниях

Темная материя может решить три космозагадки

Три субпопуляции сливающихся черных дыр

Я планирую жить, а не совершать самоубийство

Веб-сайт Белого дома об НЛО набирает обороты

Волна пропавших ученых возродила интерес к НЛО

Гигантские НЛО, бросающие вызов физике

Дата окончательного уничтожения человечества

Древняя библейская история о падших ангелах

Живой Нострадамус предсказывает смену власти в США

Известный уфолог Дэвид Уилкок покончил с собой

Исследователи изучают парейдолию

Какие файлы НЛО планирует опубликовать Пентагон

Когда Дональд Трамп опубликует файлы об НЛО

Место последнего упокоения Ковчега Завета

Мир получил отрезвляющее предупреждение о будущем

Можем ли мы на самом деле терраформировать Марс

Наиболее вероятные места нахождения воды на Луне

Невиданные ранее органические соединения Марса

Политик предупреждают о не поддающихся физике НЛО

Происхождение Великой пирамиды поставлено под сомнение

Тайна Ноева ковчега становится загадочнее

ФБР призвали к поиску зловещей правды

Что случилось с уфологом Дэвидом Уилкоком

Безусадочная смесь. Характеристики и применение

Америка готова к обнародованию данных о НЛО

Американские НЛО-ученые пропадают и гибнут

Аэробот для исследования атмосферы Венеры

Босс ядерной лаборатории оставил сыну тайник с НЛО

Город, где даже призраки носят оружие

Загадочные смерти и исчезновения элитных ученых

Загадочный человек доказывает путешествия во времени

ИИ реинжинирирует процесс поиска лекарств

Инопланетянин без пальцев и с прозрачной кожей

Многие люди знакомы с концепцией света в конце туннеля

Отец Эми Эскридж отрицает, что ее смерть подозрительна

Пантеры и леопарды бродят по сельской местности Англии

Пентагон обвинили в сокрытии информации

Первая близкая пара сверхмассивных черных дыр

Поиски конгрессменом звездолета инопланетян

Почему у Юпитера больше спутников, чем у Сатурна

Симпсоны предсказывают будущее

Скопление НЛО замечено над военной базой

Трамп дразнит очень интересными файлами об НЛО

Удивительный НЛО-отель на юго-западе Уэльса

Влажный корм для кошек и котят. Как выбрать идеальный рацион и почему это важно для здоровья

Девочка, воспитанная собаками

Документы об НЛО будут опубликованы очень скоро

Документы об НЛО, найденные в обзоре Пентагона

Наверх
Яндекс.Метрика