Ciemna materia to widmowa substancja, której astronomom nie udało się wykryć przez dziesięciolecia, a która, jak wiemy, ma ogromny wpływ na normalną materię we wszechświecie, taką jak gwiazdy i galaktyki. Poprzez ogromne przyciąganie grawitacyjne, jakie wywiera na galaktyki, wiruje je, dodatkowo pchając je po orbitach, a nawet rozdziera.

Podobnie jak kosmiczne lustro karnawałowe, zagina również światło od odległych obiektów, tworząc zniekształcone lub wielokrotne obrazy. Proces ten nazywa się soczewkowanie grawitacyjne.

oraz ostatnie badania sugeruje, że może to wywołać jeszcze większy dramat, tworząc gwiazdy, które eksplodują.

Mimo całego spustoszenia, jakie powoduje w galaktykach, niewiele wiadomo na temat tego, czy ciemna materia może oddziaływać ze sobą inaczej niż poprzez grawitację. Jeśli doświadcza innych sił, muszą one być bardzo słabe, w przeciwnym razie zostałyby zmierzone.

Możliwy kandydat na cząstkę ciemnej materii, składający się z hipotetycznej klasy słabo oddziałujących masywnych cząstek (lub WIMP), był intensywnie badany, jak dotąd bez dowodów obserwacyjnych.

Ostatnio w centrum uwagi znalazły się inne rodzaje cząstek, również słabo oddziałujących, ale niezwykle lekkich. Cząsteczki te, tzw aksje, byli pierwsi zaproponowany pod koniec lat 1970 do rozwiązać problem kwantowy, ale mogą również pasować do rachunku za ciemną materię.

W przeciwieństwie do WIMP-ów, które nie mogą „sklejać się” ze sobą, tworząc małe obiekty, mogą to robić aksjony. Ponieważ są tak lekkie, ogromna liczba osi musiałaby odpowiadać za całą ciemną materię, co oznacza, że ​​musiałyby być stłoczone razem. Ale ponieważ są one rodzajem cząstek subatomowych znanych jako bozon, nie przeszkadza im to.

W rzeczywistości obliczenia pokazują, że aksjony mogą być upakowane tak blisko siebie, że zaczynają się dziwnie zachowywać – łącznie zachowując się jak fala – zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, teorii rządzącej mikroświatem atomów i cząstek. Stan ten nazywa się a Kondensat Bosego-Einsteinai może niespodziewanie pozwalają osiom tworzyć „gwiazdy” własnych.

Dzieje się tak, gdy fala przemieszcza się sama, tworząc coś, co fizycy nazywają „solitonem”, czyli zlokalizowaną bryłą energii, która może się poruszać bez zniekształcenia lub rozproszenia. Jest to często obserwowane na Ziemi w postaci wirów i wirów lub pierścieni bąbelków delfiny cieszą się pod wodą.

Połączenia Nowe badania dostarcza obliczeń, które pokazują, że takie solitony ostatecznie powiększyłyby się, stając się gwiazdą o rozmiarze podobnym lub większym od zwykłej gwiazdy. Ale w końcu stają się niestabilne i eksplodują.

Energia uwolniona w wyniku jednej takiej eksplozji (zwanej „bosenową”) mogłaby konkurować z energią supernowej (eksplodującej normalnej gwiazdy). Biorąc pod uwagę, że ciemna materia znacznie przewyższa materię widzialną we wszechświecie, z pewnością pozostawiłoby to ślad w naszych obserwacjach nieba. Nie znaleźliśmy jeszcze takich blizn, ale nowe badanie daje nam coś, czego możemy szukać.

Test obserwacyjny

Połączenia badacze stojący za badaniem powiedzieć, że otaczający gaz, zbudowany ze zwykłej materii, pochłonąłby dodatkową energię eksplozji i wyemitował jej część z powrotem. Ponieważ większość tego gazu składa się z wodoru, wiemy, że to światło powinno emitować częstotliwości radiowe.

Ekscytujące, przyszłe obserwacje z Tablica kilometrów kwadratowych radioteleskop może to uchwycić.

Tak więc, chociaż fajerwerki powstałe w wyniku eksplozji ciemnych gwiazd mogą być ukryte przed naszym wzrokiem, być może uda nam się znaleźć ich następstwa w widzialnej materii. Wspaniałe w tym jest to, że takie odkrycie pomogłoby nam ustalić, z czego tak naprawdę składa się ciemna materia – w tym przypadku najprawdopodobniej z aksjów.

Co się stanie, jeśli obserwacje nie wykryją przewidywanego sygnału? To prawdopodobnie nie wyklucza całkowicie tej teorii, ponieważ nadal możliwe są inne cząstki „aksjonopodobne”. Niepowodzenie wykrycia może jednak wskazywać, że masy tych cząstek są bardzo różne lub że nie łączą się one z promieniowaniem tak silnie, jak sądzono.

W rzeczywistości zdarzało się to już wcześniej. Pierwotnie sądzono, że aksje łączą się tak silnie, że są w stanie to zrobić ochłodzić gaz wewnątrz gwiazd. Ponieważ jednak modele chłodzenia gwiazd pokazały, że gwiazdy radzą sobie dobrze bez tego mechanizmu, siła sprzężenia aksjonów musiała być niższa niż pierwotnie zakładano.

Oczywiście nie ma gwarancji, że ciemna materia składa się z aksjonów. WIMP-y nadal są uczestnikami tego wyścigu i są też inni.

Nawiasem mówiąc, niektóre badania sugerują, że ciemna materia podobna do WIMP mogą również tworzyć „ciemne gwiazdy”. W tym przypadku gwiazdy nadal byłyby normalne (zbudowane z wodoru i helu), a ciemna materia jedynie je zasilała.

Przewiduje się, że te ciemne gwiazdy zasilane WIMP będą supermasywne i będą żyły tylko przez krótki czas we wczesnym wszechświecie. Ale można je było zaobserwować za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Niedawne badanie twierdzi trzy takie odkrycia, chociaż ława przysięgłych wciąż nie rozstrzygnęła, czy rzeczywiście tak jest.

Niemniej jednak zainteresowanie osiami rośnie i istnieje wiele planów ich wykrycia. Oczekuje się na przykład aksjów przekształcić w fotony kiedy przechodzą przez pole magnetyczne, zatem obserwacje fotonów o określonej energii kierują się na gwiazdy posiadające pola magnetyczne, takie jak gwiazdy neutronowe, a nawet słońce.

Na froncie teoretycznym podejmuje się wysiłki w celu udoskonalenia przewidywań dotyczących wyglądu Wszechświata z różnymi rodzajami ciemnej materii. Na przykład aksiony można odróżnić od WIMP swoją drogą załamują światło poprzez soczewkowanie grawitacyjne.

Mamy nadzieję, że dzięki lepszym obserwacjom i teorii wkrótce zostanie rozwiązana tajemnica ciemnej materii.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Kredytowych Image: ESA/Webb, NASA i CSA, A. Martel

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://singularityhub.com/2024/03/25/dark-stars-dark-matter-may-form-exploding-stars-finding-them-could-help-reveal-what-its-made-of/