Пры правільным рэзанансе ў малых галактыках можа адбывацца рассейванне цёмнай матэрыі

Часціцы цёмнай матэрыі могуць разлятацца адна на адну толькі пры ўдары па патрэбнай энергіі, гаворыцца ў новым даследаванні, апублікаваным у "Фізічным аглядзе". Гэта можа растлумачыць, чаму галактыкі рознага памеру набываюць такую ​​форму, якую яны робяць.

Цёмная матэрыя - гэта загадкавая і невядомая форма матэрыі, якая сёння складаецца з больш чым 80% матэрыі ў Сусвеце - як мяркуюць, адказная за фарміраванне зорак і галактык пры дапамозе гравітацыйнага прыцягнення, што прывяло да нашага існавання.

Як распавядае аўтар артыкула Хітосі Мураяма, прафесар Каліфарнійскага універсітэта Берклі і Інстытут фізікі і матэматыкі Каўлі Сусвету, галоўны следчы: "Цёмная матэрыя - гэта нашая мама, якая нарадзіла нас усіх. Але мы яе не сустрэлі; неяк нас разлучылі пры нараджэнні. Хто яна? Гэта пытанне, якое мы хочам ведаць ".

Астраномы заўважылі, што ў маленькіх галактыках цёмная матэрыя, здаецца, не вельмі моцна, але іх шчыльнасць рэзка дасягае вялікіх сістэм, такіх як кластары галактык. Было загадкай, чаму розныя сістэмы паводзяць сябе па-рознаму (Kavli IPMU - Kavli IPMU змяніў гэтую лічбу на аснове выявы, залічанай НАСА, STScI)

Астраномы ўжо выявілі, што цёмная матэрыя, здаецца, не зліваецца столькі, колькі кампутарныя сімуляцыі мяркуюць, што гэта павінна. Калі гравітацыя - адзіная сіла, якая рухае цёмную матэрыю, толькі цягне і ніколі не штурхае, то цёмная матэрыя павінна стаць вельмі шчыльнай да цэнтра галактык. Аднак у некаторых выпадках - асабліва невялікія слабыя галактыкі, якія называюцца карлікавымі сфероідаламі - цёмная матэрыя, здаецца, не становіцца такой шчыльнай, як чакалася, у бок іх цэнтраў.

Гэтую галаваломку можна было б вырашыць, калі цёмная матэрыя рассейваецца паміж сабою, як шарыкі для більярда, што дазваляе ім сутыкнуцца больш раўнамерна пасля сутыкнення.

Праблема гэтай ідэі заключаецца ў тым, што цёмная матэрыя, здаецца, збіваецца ў вялікіх сістэмах, такіх як кластары галактык. Што прымушае цёмную матэрыю паводзіць сябе па-рознаму паміж карлікавымі сфероідаламі і наваламі галактык? Міжнародная каманда даследчыкаў з інстытутаў Японіі, Германіі і Аўстрыі распрацавала тлумачэнне, якое магло б вырашыць гэтую загадку і, нарэшце, выявіць, што такое цёмная матэрыя.

Кітайскі фізік Сяойон Чу, дактарантура з Аўстрыйскай акадэміі навук, тлумачыць: "Калі цёмная матэрыя рассейваецца адна з адной толькі з нізкай, але вельмі асаблівай хуткасцю, гэта можа здарацца часта ў карлікавых сфероідалах, дзе яны рухаюцца павольна, але гэта рэдка сустракаецца ў навале галактык, дзе ён хутка рухаецца. Гэта павінна знайсці рэзананс ".

Рэзананс - звычайная з'ява, з якім мы сутыкаемся кожны дзень. Напрыклад, Мураяма адзначае, каб атрымаць больш кіслароду з келіха віна, каб ён выдаў больш водару і змякчыў яго густ, трэба закруціць яго з патрэбнай хуткасцю. Або на старым аналагавым радыё вы паварочваеце цыферблат, каб знайсці патрэбную частату, каб наладзіць любімую станцыю.

Каманда падазрае, што менавіта ў гэтым ідуць цёмныя рэчы.

Мураяма працягвае: "Наколькі нам вядома, гэта найпростае тлумачэнне галаваломкі. Мы ўсхваляваныя, бо можам ведаць, што цёмная справа - хутка ».

Аднак калумбійскі даследчык Каміла Гарсія Селі, дактарантура ў Нямеччыне Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) у Германіі, сцвярджае, што каманда першапачаткова не была пераканана, што такая простая ідэя будзе правільна растлумачыць дадзеныя.

Селі кажа: "Па-першае, мы былі крыху скептычныя, што гэтая ідэя растлумачыць дадзеныя назіранняў; але як толькі мы паспрабавалі, гэта спрацавала як шарм! "

Каманда лічыць, што не выпадкова, што цёмная матэрыя можа правільна заўважыць.

Селі працягвае: "У прыродзе існуе шмат іншых сістэм, якія паказваюць падобныя аварыі: у зорках альфа-часціцы трапляюць у рэзананс берылію, які, у сваю чаргу, трапляе ў рэзананс вугляроду, ствараючы будаўнічыя блокі, якія спараджаюць жыццё на Зямлі. Падобны працэс адбываецца і з субатамнай часціцай пад назвай фі ".

Чу працягвае: "Гэта таксама можа быць знакам таго, што наш свет мае больш вымярэнняў, чым мы бачым. Калі часціца рухаецца ў дадатковых памерах, у яе ёсць энергія.

"Для нас, хто не бачыць лішняга вымярэння, мы лічым, што энергія на самай справе маса, дзякуючы Эйнштэйнам E = mc2. Магчыма, нейкая часціца рухаецца ўдвая хутчэй у дадатковым вымярэнні, робячы сваю масу ўдвая большай, чым маса цёмнай матэрыі ".

Наступным крокам каманды будзе пошук дадзеных назіранняў, якія падтрымліваюць іх тэорыю.

Мураяма кажа: "Калі гэта праўда, далейшае і больш дэталёвае назіранне за рознымі галактыкамі выявіць, што рассейванне цёмнай матэрыі сапраўды залежыць ад яе хуткасці".

Ён кіруе асобнай міжнароднай групай, якая мае намер зрабіць гэта менавіта з дапамогай недабудаванага Prime Focus Spectrograph. Інструмент на суму 80 мільёнаў долараў ЗША будзе ўстаноўлены на тэлескопе Subaru на вяршыні Мауна-Кеа на Вялікім востраве Гаваі, які зможа вымераць хуткасці тысяч зорак у карлікавых сфероіды.

Арыгінальныя даследчыя лісты па фізічным аглядзе: https://journals.aps.org/prl/ab абстракт/10.1103/PhysRevLett.122.071103

Першапачаткова апублікаваны на sciscomedia.co.uk 28 лютага 2019 года.