ству аксионов из фотонов. Значит, нужно приглядеться к пульсарам: «лишнее» излучение, как в случае с фоном Вселенной, может быть следствием распадающихся аксионов.
В новом исследовании ученые разработали теоретическую основу работы такой «фабрики» и рассчитали, насколько ярче должно быть излучение пульсара. Затем группа проверила свои предположения на данных наблюдений за 27 пульсарами.
К сожалению, им не удалось засечь «лишнее» излучение — возможно, проблема в том, что мы не до конца понимаем природу излучения самих пульсаров. Но зато, как оптимистично заявили авторы работы, им удалось наложить ограничения на параметры взаимодействия аксионов с излучением. Причем расчеты проводили в полной независимости от предположений об участии этих частиц в составе темной материи.
Весной в исследовательском центре DESY (Германия) стартовал эксперимент ALPS II по превращению фотонов в аксионы и обратно в фотоны. Полной чувствительности ученые собирались достичь во второй половине этого года. А в следующем — модернизировать систему зеркал. Первые результаты обещали опубликовать в 2024-м.
Стоит отметить, что многие астрофизики сегодня с большим сомнением воспринимают идеи о том, что темная материя состоит из частиц — неважно, аксионов или вимпов. Этому противоречат наблюдения за скоплениями галактик Пуля и Толстяк, показывающие такие скорости их сближения, которые несовместимы с трением, неизбежным для сценария, если темная материя состоит из частиц. В связи с этим все большую популярность набирают альтернативные объяснения ее природы.
naked-science, 10 октября 2023, Дарья Г.
https://naked-science.ru/article/astronomy/axions-near-pulsars
Physical Review Letters, октябрь 2023
Университет Джонса Хопкинса (США)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.111004
Часть 11-4
Млечный Путь и Солнечная система
Содержание
(том – часть – глава)
11-4-1. Тёмная материя в ближней Вселенной
11-4-2. В центре Млечного Пути обнаружены следы темной материи
11-4-3. У Земли предсказали существование «волос» из темной материи
11-4-4. В окрестностях Млечного Пути обнаружили следы темной материи
11-4-5. Гамма-излучение балджа Галактики не связано с темной материей
11-4-6. Физики предсказали «ураган» темной материи после столкновения Млечного Пути с другой галактикой
11-4-7. Физики возродили идею о сигнале темной материи из центра Галактики
11-4-8. Астрономы выяснили размеры темного гало нашей Галактики
11-4-9. На окраинах Млечного Пути не нашли нестабильной темной материи
11-4-10. Дополнительное излучение в центре Галактики не связано с распадом темной материи
11-4-11. Подтверждено существование таинственной темной материи в Млечном Пути
11-4-12. Темная материя замедляет вращение перемычки нашей Галактики
11-4-13. Ученые пересмотрели количество ультралегкой темной материи в Млечном Пути
Глава 11-4-1
Тёмная материя в ближней Вселенной
Известно, что тёмное вещество взаимодействует со «светящимся» (барионным) веществом, по крайней мере, гравитационным образом и представляет собой среду со средней космологической плотностью, в несколько раз превышающей плотность барионов. Последние захватываются в гравитационные ямы концентраций тёмной материи. Поэтому, хотя частицы тёмной материи и не взаимодействуют со светом, свет испускается оттуда, где есть тёмное вещество. Это замечательное свойство гравитационной неустойчивости сделало возможным изучение количества, состояния и распределения тёмной материи по наблюдательным данным от радиодиапазона до рентгеновского излучения.
Опубликованное в 2012 году исследование движения более 400 звёзд, расположенных на расстояниях до 13 000 световых лет от Солнца, не нашло свидетельств присутствия тёмной материи в большом объёме пространства вокруг Солнца. Согласно предсказаниям теорий, среднее количество тёмной материи в окрестности Солнца должно было составить примерно 0,5 кг в объёме земного шара. Однако измерения дали значение не более 0,06 кг тёмной материи в этом объёме. Это означает, что попытки зарегистрировать тёмную материю на Земле, например, при редких взаимодействиях частиц тёмной материи с «обычной» материей, вряд ли могут быть успешными.
Опубликованное в 2013 году исследование движения тел Солнечной системы, основанное на данных 677 тысяч позиционных наблюдений планет и космических аппаратов c 1910 годапозволило получить верхнюю оценку на количество возможного тёмного вещества в Солнечной системе — общее количество тёмной материи в пределах сферы, ограниченной орбитой Сатурна, составляет не более 1,7⋅10-10 масс Солнца.
Глава 11-4-2
В центре Млечного Пути обнаружены следы темной материи
Февраль 2015
Считается, что темная материя «дирижирует» динамикой крупномасштабной структуры Вселенной, управляет эволюцией галактик и скоплений. Она образует колоссальные тяжи и сгустки, а между тем до сих пор не удается зарегистрировать никаких прямых свидетельств ее существования. Возможно, шагом к этому эпохальному открытию станет новая работа европейских ученых из обсерватории ESO.
Дело в том, что астрофизики до сих пор спорят о том, как распределяется темная материя в нашем Млечном Пути. Одни считают, что она образует своего рода внешнюю скорлупу, гало, окружающее галактику; другие полагают, что значительные ее количества имеются и в центре. Похоже, что правы были вторые: судя по данным недавней работы, темной материи в активном центре Млечного Пути предостаточно.
Ученые изучили собственные скорости движения звезд в разных областях нашей галактики и показали, как они меняются с изменением расстояния от центра. Эти данные были использованы для моделирования Млечного Пути с учетом современных представлений о количестве обычной материи в нем. Авторы показали, что, если не включать в расчет притяжение темной материи, результаты его резко не совпадут с наблюдаемыми скоростями звезд.
Единственный способ добиться согласия модели и наблюдений – ввести воздействие значительных количеств темной материи, присутствующей в центре Млечного Пути. Возможно, теперь многие попытки ее обнаружить будут направлены не к далеким мирам, а непосредственно в центр нашей галактики.
naked-science.ru, 10 февраля 2015
https://naked-science.ru/article/sci/v-tsentre-mlechnogo-puti-obnar
Журнал nature, 2015
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3237.html
Глава 11-4-3
У Земли предсказали существование «волос» из темной материи
Ноябрь 2015
Гэри Презо, физик из Лаборатории реактивного движения NASA, обнаружил, что в результате гравитационных взаимодействий темной материи с планетами, вокруг последних могут возникать причудливые объекты, напоминающие волосы. Эти структуры окружают планеты на расстоянии порядка миллиона километров и могут быть использованы для прямого обнаружения темной материи. Исследование будет опубликовано на этой неделе в Astrophysical Journal, кратко о нем сообщает пресс-релиз JPL NASA.
Презо использовал компьютерное моделирование для того, чтобы выяснить, каким образом темная материи может взаимодействовать с различными планетами. Его расчеты показали, что при прохождении потока частиц темной материи сквозь планету он гравитационно фокусируется в очень плотную нить, причем точка фокуса для частиц, прошедших сквозь земное ядро, лежит в миллионе километров от него. Концентрация частиц темной материи в этом фокусе, который физик сравнивает с корнем волоса, в миллиард раз выше, чем в среднем во Вселенной. Те же частицы, которые лишь касаются поверхности Земли, фокусируются в два раза дальше — эту точку автор сравнивает с кончиком волоса.
По словам Презо, у Земли должно быть очень много таких «волосков». Если точно указать на местоположение корня такого объекта, то к нему можно отправить космический аппарат, который получит очень хороший шанс исследовать свойства темной материи. Автор отмечает, что плотность темной материи в корнях Юпитера будет еще в тысячу раз больше.
У исследования есть еще одно неожиданное приложение. Моделирование показало, что любые колебания плотности внутри планеты будут отражаться в виде дефектов в структуре «волос». Это означает, что если ученые научатся анализировать строение этих волос, то из этих данных удастся выяснить детали строения не только Земли, но и других планет Солнечной системы без непосредственного контакта с их поверхностью.
Теория волокнистого строения темной материи — следствие ряда теоретических вычислений, выполненных еще в 1990-х годах. Согласно им, внутри отдельных потоков частицы темной материи движутся с одинаковой скоростью, обращаясь вокруг галактик. Размеры таких потоков могут превосходить размеры нашей Солнечной системы, уточняет Гэри Презо.