Темной материи: Темная материя — все самое интересное на ПостНауке

Астрономы предложили использовать атмосферу Земли как детектор темной материи — Газета.Ru

Астрономы предложили использовать атмосферу Земли как детектор темной материи — Газета.Ru | Новости

close

100%

Ученые предложили искать следы темной материи в атмосфере с помощью радаров. Препринт статьи об этом опубликован в репозитории arXiv.

В XX веке при анализе вращения рукавов спиральных галактик были обнаружены серьезные аномалии. Звезды в них вращаются вокруг центра не так, как должны, как будто на них воздействует большая скрытая масса. В связи с этим астрономы ввели понятие темной материи — переменной, которая при добавлении в уравнения движения делает модель похожей на реальную жизнь. Считается, что эта темная материя не взаимодействует с электромагнитным излучением, в том числе светом, и потому увидеть ее нельзя, можно лишь вычислить по гравитационному влиянию.

Специалисты Университета штата Огайо предположили, что сравнительно крупные (и редкие) частицы этой материи можно обнаружить по атмосферным следам. Этим следы можно зафиксировать радаром, созданным для поиска следов метеоров. Предложенный метод обнаружения частиц темной материи основан на допущении, что атмосфера Земли является гигантским аналогом камеры Вильсона — простейшего детектора треков заряженных частиц, внутри которого ионы, вызывающие конденсацию пара, оставляют за собой следы из капелек воды.

Такая идея была высказала по итогам моделирования, которое показало, что частицы макроскопической темной материи с большой массой и высоким эффективным сечением (то есть, высокой вероятностью взаимодействия с другой частицей) при входе в атмосферу Земли также продуцируют облако ионов за счет взаимодействия с атмосферными частицами.

Ранее физики смогли превратить чистую воду в золотистый металл.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Владимир Трегубов

Секретный план Эрдогана

О попытках Турции возродить Османскую империю

Марина Ярдаева

Верните ребенка в семью

О том, зачем нужна школа после школы

Андрей Колесников

Свеча в темноте

О декабре, Хануке и Исааке Зингере

Георгий Бовт

Он просто отстал от времени

Вспоминая время дорогого Леонида Ильича

Алена Солнцева

Важнейшее из искусств

О новогоднем кинопрокате и о перспективе для кинотеатров

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

В темной материи нашли мало «комочков»: рассказываем о новом исследовании

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Ученые исследовали распределение темной материи на расстоянии в 12 млрд световых лет, и это не предел. «Хайтек» рассказывает о ходе работы и об открытии, которое меняет космологическую модель.

Читайте «Хайтек» в

По оценке исследователей, около четверти общей массы Вселенной составляет темная материя. Она находится в «ореолах», окружающих галактики, и информацию об эволюции этого невидимого вещества можно получить, исследуя различные «косвенные» эффекты. 

В новой работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, астрофизики использовали анализ реликтового излучения, чтобы нанести на карту распределение темной материи в галактике, существовавшей через 1,7 млрд лет после Большого взрыва.

Гравитационное линзирование открывает невидимое

Темная материя не участвует в электромагнитном взаимодействии, а значит, она не излучает волны ни на одной из частот. Звезды и галактические скопления, фотографии которых привлекают широкое внимание, можно наблюдать в видимом и инфракрасном свете. Нейтронные звезды «посылают» радиоимпульсы. Темную материю так не увидеть.

На помощь приходят общая теория относительности и гравитационное линзирование. Как известно, массивные объекты искажают окружающее пространство и время. Если за пределами исследуемой галактики есть другие, то свет, который будет идти мимо, исказится под действием гравитации. Поэтому видимая форма галактики будет изменена.

Наблюдая одну и ту же галактику, которая находится за гравитационной линзой и вне ее, можно определить, как сильно искажается свет. Чем сильнее искажение, тем больше масса галактики, а значит, и масса темной материи. 

Эта модель немного упрощает реальность, но хорошо описывает технологию. В реальных исследованиях практически невозможно найти две галактики, на свет одной из которых будет влиять только другая. Таких гравитационных воздействий может быть множество, и все они должны быть учтены.

Эффект гравитационного линзирования. «Космическая подкова» — гигантская эллиптическая галактика линзирующая карликовую. Изображение: ESA/Hubble & NASA 

8–10 млрд световых лет — это предел

Технология гравитационного линзирования на основе далеких галактик широко применима. С ее помощью астрофизики изучили распределение темной материи во многих космических скоплениях. Но чем дальше находится объект, чем сильнее его красное смещение, тем сложнее использовать эту технику.

Проблема заключается в том, что на определенном этапе далекие галактики становятся слишком тусклыми, а потому очень сложно отследить искажения, которые вызывает гравитационная линза. Чем дальше от Земли находится нужный объект, тем менее эффективной становится эта техника. Искажение линзы тонкое, и в большинстве случаев его трудно обнаружить, поэтому для изучения необходимо много фоновых галактик.  

Не имея возможности обнаружить достаточно далекие исходные галактики для измерения искажения, исследователи столкнулись с ограничением. Они смогли проанализировать только темную материю не более 8–10 миллиардов лет назад. К таким же результатам пришли и другие ученые.

Как удалось провести новое исследование?

Чтобы собрать необходимые данные, ученые исследовали более 1,5 млн галактик-линз со средним красным смещением около 4. Из-за расширения Вселенной космические объекты удаляются друг от друга, а частота электромагнитного излучения становится меньше, например, видимый свет смещается в красную сторону спектра. Изучая этот эффект, можно оценить возраст удаленных объектов. Космологическое красное смещение 4 соответствует галактикам, расположенным на расстоянии около 12 млрд световых лет.

Поскольку видимого света, исходящего от более далеких объектов, было недостаточно для изучения гравитационных искажений, исследователи использовали наблюдения реликтового излучения, полученные спутником «Планк». 

Реликтовое излучение — это равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. В своей работе ученые заменили свет на микроволны и изучили, как гравитационные линзы искажают это излучение. 

Это была сумасшедшая идея. Никто не знал, что мы можем это сделать. Но после того, как я выступил с докладом о большом наборе далеких галактик, Хиронао подошел ко мне и сказал, что возможно исследовать темную материю вокруг этих галактик с помощью реликтового излучения.

Масами Оучи, астрофизик и соавтор работы

После предварительного анализа исследователи поняли, что у них есть достаточно большая выборка, чтобы обнаружить распределение темной материи. Объединив образец большой далекой галактики и искажения линзы в реликтовом излучении, они обнаружили темную материю 12 млрд лет назад. Это всего через 1,7 млрд лет после начала Вселенной, а значит, эти галактики стали видны вскоре после формирования. 

Схема эксперимента: космический спутник собирает данные об искажении реликтового излучения, а наземные телескопы исследует видимое излучение галактики. Изображение: APS / Алан Стоунбрейкер

Что они узнали?

Самое удивительное открытие исследователей связано с комковатостью темной материи. Стандартная космологическая теория (модель Лямбда-CDM) предполагает, что тонкие флуктуации реликтового излучения образуют скопления плотно упакованного вещества, притягивая окружающее вещество под действием гравитации. Это создает неоднородные скопления, которые образуют звезды и галактики в этих плотных областях.

Результаты нового исследования показали, что комковатость темной материи в ранней Вселенной была ниже, чем предсказывает модель Лямбда-CDM. Это означает, что если измерения верны, то существующая теория неверно описывает эволюцию в первые млрд лет после Большого взрыва. А значит, нужно будет уточнить представления о природе и развитии материи и Стандартную космологическую теорию.

На данный момент мы попытаемся получить более качественные данные, чтобы увидеть, действительно ли модель Lambda-CDM способна объяснить наблюдения, которые мы имеем во Вселенной. И следствием может быть то, что нам нужно пересмотреть предположения, которые вошли в эту модель.

Андрес Пласас Малагон, научный сотрудник Принстонского университета и соавтор работы

Пока ученые изучили только треть от общего объема полученных данных. Дополнительная обработка поможет уточнить имеющиеся результаты и распределение темной материи. Кроме того, они планируют использовать массивы данных от других телескопов, чтобы расширить объем исследования и заглянуть еще дальше — в 1 млрд лет после Большого взрыва.

Изображение на обложке: снимок «Темная материя в созвездии Кита» телескопа «Хаббл». Источник: ESA/Hubble & NASA, D. Calzetti

Читать далее:

Вышедшая из-под контроля китайская ракета скоро упадет обратно на Землю. Что происходит

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

Морские археологи нашли обломки, оставшиеся после средневекового кораблекрушения

Dark Matter (TV Series 2015–2017)

  • Awards
    • 10 nominations

Episodes39

Browse episodes

TopTop-rated

3 seasons

321See all

3 years

201720162015See all

1:010013

Anthony Lemke

  • Three…

Alex Mallari Jr.

Jodelle Ferland

Roger Cross

Zoie Palmer

  • The Android…

Marc Bendavid

Melanie Liburd

  • Nyx Harper

Натали Браун

Эллен Вонг

  • Мисаки Хан-Ширейкан

Дэвид Ричмонд-Пек

  • Командир Ниман

Торри Хиггинсон

  • Commander Truffault

Shaun Sipos

  • Devon Taltherd

Andrew Moodie

  • Teku Fonsei

Jeff Teravainen

  • Lieutenant Anders…

Paula Kaye

  • Walla Performer

Ennis Эсмер

  • Векслер

Дэвид Хьюлетт

  • Талбор Калчек
    • Джозеф Маллоцци
    • Пол Малли
  • All Cast & Crew
  • Производство, касса и многое другое по адресу imdbpro

больше, как это

Killjoy

Континуум

Deciance

Falling Skies

Deciance

Falling Skies

Deciance

Falling Skies

Deciance

Falling Skies

Deciance

. Dark

Stargate Universe

Warehouse 13

Terra Nova

Eureka

Stargate: Atlantis

Farscape

Storyline

Знаете ли вы

Обзоры пользователей402

Обзор

Избранный обзор

9/

10

КАКОЙ ПОЗОР, ЭТО ШОУ ОТМЕНЯЕТСЯ

Я даже не смотрел первую серию из чистого любопытства
это было по телевизору, и больше ничего не показывали. …. я не понимаю, почему они остановили шоу, к тому же андроид был таким забавным и замечательным, все, что они пытались сделать в шоу, могло стать ВЕЛИКИМ …

ТОГДА они просто отменили его, я имею в виду, WTF, почему шоу было отличным, даже не фанату научной фантастики, как я, понравилось шоу

полезно • 170

15

  • moviehigh81
  • 3 апреля 2018 г. 2094 MD

900

IMDb Best of 2022

Узнайте о звездах, которые взлетели до небес в чарте STARmeter IMDb в этом году, и узнайте больше о лучших фильмах 2022 года; включая лучшие трейлеры, плакаты и фотографии.

Подробнее

Подробнее

  • Дата выпуска
    • 12 июня 2015 г. (Соединенные Штаты)
    • Канада
    • Официальная страница Facebook

    • 7

также известный AS

    • 966996692929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929.

      • Торонто, Онтарио, Канада
    • Производственная компания
      • Blue Penguin
    • См. больше кредитов компании на IMDbPro

    Технические характеристики

    • 42 минуты

      • Dolby Digital
      • 16: 9 HD

    Связанная новость

    Completbit That Page

    11111111111111111111111111111111111 годы. Связанная новость

    Completbit That Page

    1111111111111111111111111111111111111 годы. Связанная содержимость.

    Top Gap

    Каков план сюжета на японском языке для Dark Matter (2015)?

    Ответ

    Что такое темная материя? | Живая наука

    Ученые не совсем уверены, что такое темная материя, а некоторые эксперты задаются вопросом, существует ли она вообще.
    (Изображение предоставлено Shutterstock)

    Темная материя — таинственная несветящаяся субстанция, составляющая подавляющее большинство материи во Вселенной. Хотя эксперты десятилетиями наблюдали за гравитационными эффектами темной материи, ученые по-прежнему не могут понять ее истинную природу.

    Кто открыл темную материю?

    В конце 19 века астрономы начали размышлять о невидимом материале — либо о тусклых звездах, либо о газе и пыли, разбросанных по Вселенной. Исследователи даже начали оценивать его массу, согласно обзору 2018 года в журнале Reviews of Modern Physics. Большинство думало, что это загадочное вещество было второстепенным компонентом общей массы космоса.

    Только в 1933 году швейцарско-американский астроном Фриц Цвикки заметил, что далекие галактики вращаются друг вокруг друга намного быстрее, чем это должно быть возможно, учитывая их видимую материю, видимую в телескопы. «Если это подтвердится, мы получим удивительный результат: темная материя присутствует в гораздо большем количестве, чем светящаяся», — написал он в статье, опубликованной в том же году в журнале Helvetica Physica Acta.

    Но многие в этой области скептически относились к результатам Цвикки до 1970-х годов, когда астрономы Кент Форд и Вера Рубин провели детальные исследования звезд во внешних областях соседней галактики Андромеды. Эти звезды вращались вокруг галактического ядра слишком быстро, как будто какой-то невидимый материал гравитационно притягивал их и толкал вперед — наблюдение, которое ученые вскоре заметили в галактиках по всей Вселенной.

    Исследователи понятия не имели, из чего состоит эта невидимая масса, а некоторые астрономы предполагали, что темная материя состоит из маленьких черных дыр или других компактных объектов, испускающих слишком мало света, чтобы их можно было увидеть в телескопы. Результаты стали еще более странными в 1990-х годов, когда космический телескоп под названием Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) показал, что, по данным НАСА, эта темная материя в пять раз превышает вес обычной видимой материи.

    Почему темная материя остается загадкой

    Телескопы никогда не могли найти достаточно маленьких компактных объектов, чтобы объяснить это огромное изобилие материала. Большинство современных астрономов считают, что темная материя, вероятно, состоит из субатомных частиц со свойствами, которые сильно отличаются от более привычных протонов и нейтронов.

    Главный кандидат на темную материю называется Слабо взаимодействующей массивной частицей или вимпом. Этих спекулятивных сущностей нет в Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает почти все частицы и взаимодействия. Вимпы были бы больше похожи на призрачное нейтрино, за исключением того, что они весили бы в 10-100 раз больше, чем протон. (Точные массы нейтрино неизвестны, но они намного легче электронов).

    Подобно нейтрино, вимпы будут взаимодействовать только с двумя из четырех фундаментальных взаимодействий во Вселенной: гравитацией и ядерным слабым взаимодействием, которое вызывает распад радиоактивных атомных ядер. Эти частицы темной материи были бы электрически нейтральны, а это значит, что они не взаимодействовали бы с электромагнетизмом, основой света, и поэтому оставались бы невидимыми.

    Физики построили огромные детекторы и поместили их глубоко под землю, чтобы защитить их от мешающих космических лучей, пытаясь обнаружить вимпы, но до сих пор ни один эксперимент не обнаружил доказательств их существования. В последние годы эта неудача заставила некоторых в этой области задуматься о том, не отправились ли они в безудержную погоню за частицами без реального конца.

    Поэтому некоторые ученые обращают свое внимание на более нового кандидата в темную материю, называемого аксионом, масса которого составляет миллионную или даже миллиардную массу электрона, как сообщается в Proceedings of the National Academy of Science. Эти гипотетические частицы особенно привлекательны для исследователей, потому что они также могут решить другую нерешенную проблему в физике, потенциально взаимодействуя с нейтронами, чтобы объяснить, почему они могут чувствовать магнитные поля, но не электрические.

    В июне 2020 года участники эксперимента XENON1T, базирующегося в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии, детектора, первоначально созданного для попытки захвата вимпов, объявили, что они обнаружили небольшой, но неожиданный сигнал, который можно объяснить присутствием аксионов. Результаты шокировали научное сообщество, но еще не подтверждены другими экспериментами.

    Существует ли вообще темная материя?

    Это означает, что исследователи все еще ломают голову над тем, что такое темная материя. Некоторые теоретики задавались вопросом, существует ли целый темный сектор Вселенной с множеством частиц и даже темными силами, которые воздействуют только на темную материю, сродни субатомной сложности, наблюдаемой в видимом космосе.

    В то же время меньшинство ученых считает, что темная материя — это мираж. Они придерживаются идеи, известной как модифицированная версия инерции, или МОНД, которая предполагает, что в больших масштабах гравитация действует не так, как ожидалось, и это объясняет наблюдаемое вращение звезд и галактик. Но большинство экспертов не убеждены в необходимости столь радикального отхода от известной физики, что также потребовало бы изменений в нашем понимании больших частей реальности.

    Насколько известно, темная материя не связана с темной энергией, еще одним загадочным явлением, ответственным за ускорение расширения космоса. Эти двое просто разделяют слово «темный», которое ученые часто используют в качестве заполнителя для вещей, которые они не совсем понимают.

    Дополнительные ресурсы:

    • Узнайте больше о темной материи из NASA Education .
    • Узнайте больше о разнице между темной материей и темной энергией из НАСА Наука .