Приветствую Вас Гость | RSS

Астролябия

Главная » 2014 » Ноябрь » 15 » Тёмная материя: пожиратель нейтронных звёзд
15:41
Тёмная материя: пожиратель нейтронных звёзд
Учёные восхищаются особым типом нейтронных звёзд — пульсарами. Не потому что первый обнаруженный пульсар был назван LGM-1 («маленькие зелёные человечки», Little Green Men), а потому что они представляют собой богатую смесь квантовой физики, электромагнетизма и гравитации, и всё в одном макроскопическом объекте.

Также они представляют собой большую загадку, обладая сложной структурой и даже, возможно, горами. Другая загадка заключается в том, что нейтронные звёзды особого типа отсутствуют в галактических центрах. Есть много возможных причин, объясняющих это отсутствие, но одна из самых интересных заключается в том, что нейтронные звёзды пожираются тёмной материей.

Нейтронные звёзды, по сути, представляют собой трупы звёзд. После того как всё топливо выгорает и звезда взрывается, оставшаяся материя коллапсирует сама в себя. Температура и давление настолько высоки, что электроны и протоны сливаются в нейтроны. Однако их массы недостаточно для того, чтобы гравитация удерживала нейтроны вместе — если бы было достаточно, образовалась бы чёрная дыра.

Давление, которое не дает нейтронной звезде коллапсировать, называется давлением Ферми. Нейтроны — это фермионы, то есть отталкивают друг друга. Фермионы не могут находиться в одном квантовом состоянии (принцип Паули), поэтому на близкой дистанции их необычное состояние порождает мощнейшие магнитные поля, которые ускоряют заряженные частицы до невероятных энергий по мере вращения звезды. Эти частицы излучают лучи радиации, которые вращаются по кругу, словно свет маяка. Когда мы оказываемся на пути такого луча, мы записываем его как обычный всплеск света.

Нейтронная звезда значительно меньше Земли, обладает массой больше, чем Солнце, и может вращаться более 100 раз в секунду.

Возраст и распределение массы нейтронной звезды представляет своего рода летопись окаменелостей звёзд как в нашей галактике, так и во всей Вселенной. Но как и в случае с летописью окаменелостей, встречаются пробелы. В случае нейтронных звёзд наиболее очевидным пробелом является то, что рядом с галактическим центром практически нет старых пульсаров с быстрым вращением. Они представляют собой самые тяжёлые из пульсаров, но их практически нет рядом с галактическим центром.

Есть возможное объяснение для их видимого отсутствия. Учёные предполагают, что поскольку радиации нужно двигаться через облака заряженных частиц — по большей части, электронов — прежде чем дойти до нас, радиовсплески вытягиваются. Это растяжение может быть настолько большим, что мы просто не видим их. Отсюда и невидимые пульсары.

Однако недавно был обнаружен пульсар недалеко от центра галактики. Наблюдения показали, что его импульсы не очень сильно растягиваются. Этот пульсар представляет собой довольно молодой и энергичный экземпляр. Его хорошо видно, но опять же рождается вопрос: где все старые и быстро вращающиеся пульсары?

Ещё одно возможное объяснение заключается в том, что пульсаров просто нет. Недостающие пульсары должны быть тяжёлыми, поэтому часть лишней массы могла обратиться в чёрную дыру. Обычная материя скапливается на внешней части звезды и не дает этому случиться. Но тёмная материя могла бы накапливаться и в центре нейтронной звезды, приводя к коллапсу пульсара в чёрную дыру.

Интересно в этой идее то, что она представляет своего рода самоконтроль. Давайте представим, что тёмная материя накапливается в центре нейтронной звезды, но очень, очень медленно. Может образоваться чёрная дыра, но она будет крошечной. Крошечная чёрная дыра испускает много излучения Хокинга, поэтому не может поглощать материю быстрее, чем теряет энергию. В результате она должна испариться во вспышке излучения Хокинга. Следовательно, если чёрные дыры образуются таким образом, мы можем рассчитать минимальную силу взаимодействия тёмной материи.

С другой стороны, если тёмная материя накапливается слишком быстро, то даже в местах, далёких от центра галактики, старых и быстро вращающихся нейтронных звёзд вообще не должно быть. Значит, есть и максимальный предел силы взаимодействия.

Кроме того, возраст быстро вращающихся нейтронных звёзд должен коррелировать с плотностью тёмной материи. Наконец, все перечисленные ограничения не могут вступать в противоречия с уже определенными частично свойствами тёмной материи, полученными в результате других измерений.

Для расчета этих ограничений учёные взяли возраст новообнаруженного пульсара возле галактического центра и старый быстро вращающийся пульсар на таком же расстоянии от галактического центра, что и Земля. Они обнаружили удивительно узкий диапазон силы взаимодействия в зависимости от массы частиц тёмной материи. Ограничения совершенно не противоречат существующим данным, что приятно.

Но что нужно наверняка, это статистика множества пульсаров и нейтронных звёзд на разных расстояниях и с разной плотностью тёмной материи. Этого пока не было сделано. Возможно, это будет совсем невозможно проделать, поскольку может просто не быть достаточного количества пульсаров для выведения качественной статистики.

Предполагая, что будет достаточно пульсаров для определения корреляций между ожидаемыми концентрациями тёмной материи и отсутствием пульсаров с высокой массой, мы могли бы найти хорошие доказательства того, что у тёмной материи есть аппетит к тяжёлым нейтронным звёздам. Также это предоставит нам хорошую информацию о свойствах тёмной материи. Если получится, поисковый диапазон частиц тёмной материи будет значительно сужен.


Категория: Далёкие рубежи | Просмотров: 444 | Добавил: astrolabia | Теги: тёмная материя, Пульсары | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar
Звёздная карта
Вход на сайт
Поиск
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0