Учёные впервые обнаружили возможные следы тёмной материи в слияниях чёрных дыр

Физики из MIT обнаружили первые потенциальные следы в аномалиях гравитационных волн в пространственно-временной рябиТёмная материя остаётся одной из главных и самых интригующих загадок современной науки. Согласно расчётам астрономов, она составляет подавляющую часть массы Вселенной, но её не удавалось зарегистрировать или наблюдать напрямую. В отличие от обычного вещества, тёмная материя абсолютно не взаимодействует с электромагнитным излучением, из-за чего кажется «невидимой» для детекторов. Единственный способ заметить её присутствие — уловить гравитационно.Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с европейскими коллегами предложили искать её следы там, где гравитация достигает своего абсолютного предела — в моменты катастрофических слияний чёрных дыр.Инструментом для этого тонкого физического эксперимента стала гравитационная рябь — тончайшие колебания самой ткани пространства-времени. Эхо такого слияния фиксируется на Земле лазерными интерферометрами международной коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Физики предположили: если такое слияние происходит не в идеальном вакууме, а внутри плотного «облака» тёмной материи, то эта невидимая среда должна слегка затормозить чёрные дыры и изменить филигранный узор гравитационных волн.Чтобы проверить свою гипотезу, авторы исследования создали детализированные компьютерные модели. В качестве главного кандидата учёные выбрали сверхлёгкие кванты тёмной материи с массой порядка 10-12 эВ. Вблизи чёрных дыр эти гипотетические частицы начинают вести себя одновременно и как крупицы материи, и как протяжённые волны.Согласно законам квантовой астрофизики, когда такие скалярные волны сталкиваются со стремительно вращающейся чёрной дырой, запускается процесс суперрадиации. Чёрная дыра начинает распространять свою энергию вращения по окружающему пространству, экспоненциально усиливая эти волны. Вокруг неё формируется колоссальное по плотности, густое «облако» тёмной материи. Физики из MIT задались фундаментальным вопросом: способна ли эта новообразованная плотная среда оставить чёткий, поддающийся расшифровке «отпечаток» на финальном гравитационном сигнале?Иллюстрация: Nano BananaИспользуя полуаналитические модели волновых форм, которые были строго выверены с помощью симуляций, команда провела байесовский анализ реального каталога данных LVK. Они детально изучили 28 наиболее чистых и чётких гравитационных сигналов, полученных за первые три рабочих запуска сети детекторов. Для большинства исследованных двойных систем стандартная вакуумная модель идеально совпала с практикой — чёрные дыры сливались в абсолютно пустом пространстве. Однако два события преподнесли настоящий сюрприз.Для сигналов, получивших индексы GW190728 и GW190814, гипотеза чистого вакуума вышла за пределы 95% доверительного интервала. Настоящим открытием стал разбор всплеска GW190728, зафиксированного детекторами 28 июля 2019 года от слияния двух чёрных дыр с общей массой около 20 масс Солнца. Когда учёные заложили в алгоритм теоретические условия суперрадиации, новая модель совпала с реальными наблюдениями значительно лучше, чем классическая вакуумная концепция. Статистическая значимость этого совпадения указывает на весомые аргументы в пользу невакуумной среды.Исследователи призывают научное сообщество к сдержанности в выводах и строго подчёркивают: полученный результат на данный момент нельзя считать официальным открытием или неопровержимым доказательством существования тёмной материи. Сигнала только от события GW190728 всё ещё недостаточно для однозначных выводов. Тем не менее, эта аномалия демонстрирует, что некоторые чёрные дыры действительно могут рождаться и погибать внутри плотных резервуаров тёмного вещества, а стандартные методы анализа их не закладывали.Созданная учёными методика даёт астрофизикам мощный инструмент для «прощупывания» фундаментальной физики. Вместо того чтобы строить колоссальные подземные детекторы в надежде поймать редкое столкновение частиц тёмной материи с обычным веществом, учёные научились использовать естественные гравитационные интерферометры размером в световые годы. Каждое слияние компактных объектов теперь можно воспринимать как физический эксперимент по проверке Стандартной модели.В ближайшие годы, по мере того как гравитационные обсерватории LVK будут наращивать чувствительность во время новых сеансов наблюдений, массив данных пополнится сотнями новых событий. Авторы работы надеются, что сбор более полной статистики позволит либо окончательно подтвердить наличие «отпечатков» тёмной материи в слияниях чёрных дыр, либо наложить строжайшие физические ограничения на параметры сверхлёгких частиц, сужая круг поиска этой главной космологической загадки....

Сообщает www.ixbt.com

Новость из рубрики: Технологии, Наука

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ новости часа

09:07, 11 Авг Земля стала детектором тёмной материи: более 10 лет магнитометры в Шотландии искали следы аксионов в магнитном поле планеты Физики нашли 65 загадочных сигналовФизики использовали саму Землю как гигантский детектор тёмной материи. Проанализировав более 10 лет измерений магнитного поля с одной обсерватории в Шотландии, они выявили 65 стабильных сигналов, которые не смогли ...

17:07, 15 Июн Российские ученые нашли разгадку темной материи в невидимых атомах Международная группа ученых с участием специалистов из НИЯУ МИФИ и Южного федерального университета разработала новую модель для объяснения темной материи. Концепция предполагает, что невидимая масса состоит не из одиночных частиц, а образует сложны...

14:14, 10 Дек Разработка технической карты сварки В производстве и строительстве ключевым фактором безопасности и качества является строгое соблюдение технологических процессов. Особенно это актуально для сварочных работ на объектах повышенной опасности, где малейшее отклонение от нормы может приве...

07:07, 10 Апр Учёные предложили двухкомпонентную модель тёмной материи для объяснения её противоречивых сигналов Разные типы частиц тёмной материи могут создавать уникальные комбинации, что объясняет её «невидимость» в карликовых галактикахНовое исследование предполагает, что тёмная материя может состоять из двух различных типов частиц. Это объясняет противоре...

13:36, 18 Дек Матрица судьбы как зеркало жизни и скрытых возможностей Интерес к самопознанию всегда был частью человеческой природы. В разные эпохи люди искали ответы в философии, религии и науке, а сегодня всё чаще обращаются к нумерологии. Одним из самых глубоких и наглядных инструментов считается Матрица судьбы на ...

12:07, 09 Июл Вселенная кишит монстрами-подростками: ученые обнаружили рой прожорливых черных дыр Забудьте про одиноких гигантов, скучающих в пустоте. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) вскрыл раннюю Вселенную, как банку со шпротами: черных дыр там оказалось неприлично много. Они тусклые, дерзкие и ломают все старые модели, по которым аст...

22:07, 17 Сен В структуре околоземного астероида Рюгу учёные обнаружили следы жидкой воды Японские исследователи обнаружили свидетельства того, что на астероиде Рюгу ранее существовала вода. Эти данные были получены в результате анализа уникальных характеристик образцов, собранных с астероида. В статье учёных, опубликованной в журнале Na...

02:07, 02 Сен Reuters: В подземной лаборатории США пойман вероятный сигнал темной материи Исследователи на подземном комплексе в Южной Дакоте зафиксировали единичный сигнал, который может свидетельствовать о взаимодействии гипотетических частиц темной материи с обычным веществом, пишет Reuters. Ученые, работающие на подземном исследовате...

05:07, 27 Янв Телескоп James Webb создал самую детальную карту тёмной материи в истории Учёные, работающие с данными космического телескопа James Webb, представили одну из самых детальных и высокоточных карт тёмной материи, когда-либо созданных. Результаты исследования опубликованы 26 января в журнале Nature Astronomy. Фото: NASA/STScI...

07:07, 17 Июн Новые частицы всё ещё не найдены: физики из Австралии резко сузили «окно параметров» тёмной материи Анализ данных эксперимента в японской лаборатории позволил учёным установить самые жёсткие на сегодня ограничения на редкие распады B-мезоновУчёный из Мельбурнского университета доктор Дэниел Маркантонио (Daniel Marcantonio) представил новый анализ ...

11:07, 16 Сен Долгая жизнь воды на астероиде Рюгу: учёные обнаружили следы жидкой воды на астероиде возрастом 4,8 миллиарда лет Сегодня астероид Рюгу, расположенный недалеко от Земли (его диаметр составляет около 800 метров), является сухим. Однако новое исследование предполагает, что когда-то на этом космическом объекте была жидкая вода, и, что особенно важно, её наличие со...

11:07, 03 Сен Зарегистрирован сигнал, который может оказаться первой частицей тёмной материи. Коллаборация осторожно наращивает статистику, чтобы уточнить природу частицы-кандидата Событие, зафиксированное на глубине 1,5 км в Южной Дакоте, соответствует столкновению с частицей массой более 200 протонов Эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ) в Южной Дакоте зафиксировал событие, которое может оказаться первым прямым обнаружением частицы тё...

21:07, 20 Фев Внутри звёздного потока Млечного Пути обнаружили сотню чёрных дыр Астрономы выяснили, что в центре звёздного скопления Млечного Пути Palomar 5 может находиться более 100 чёрных дыр звёздной массы. По расчётам учёных, именно они ответственны за необычную структуру этого объекта — разреженное ядро и длинный &l...

04:07, 17 Ноя В Португалии обнаружили следы неандертальцев — исследователи Scientific Reports Окаменелые отпечатки ног древних людей — один из самых недооценённых типов археологических находок. Они способны показать момент жизни, который невозможно восстановить по костям или орудиям. Недавно исследователи обнаружили на португальском побережь...

16:07, 14 Авг Учёные изменили понимание о чёрных дырах Теорию Стивена Хокинга дополнили два научных центра, но это не раскрывает цикл жизни области пространства-времени. Впервые идея о «черной дыре» возникла в 1916 году. Учёный-физик Шварцшильд решал уравнения Эйнштейна. Математические расчё...

17:07, 10 Июл Невозможные размеры далеких черных дыр: ученые выявили оптический обман в глубоком космосе Ранняя Вселенная ведет себя как дерзкий подросток, игнорирующий законы физики. Телескоп "Джеймс Уэбб" завалил астрономов снимками сверхмассивных черных дыр, которые за первые миллиарды лет после Большого взрыва умудрились отъесться до невероятных ра...

23:07, 28 Июн Гравитационные волны впервые «дотянулись» до горизонта событий: LIGO зафиксировал его динамический «отпечаток» в слиянии чёрных дыр GW250114 Анализ сигнала GW250114 выявил компонент излучения, несущий информацию о динамике пространства-времени непосредственно у границы невозврата — ранее недоступной для прямых измерений областиВпервые в истории наблюдательной астрономии учёные заявили о ...

03:07, 19 Июл Некоторые чёрные дыры могут рождаться из других чёрных дыр — учёные предложили новый сценарий их происхождения Анализ 155 пар двойных систем показал, что 14% наблюдаемых объектов в «запрещённой» зоне масс не вписываются в сценарий гибели звёзд и указывают на сложную историю формированияАстрофизики обнаружили доказательства того, что значительная часть чёрных...

01:07, 21 Июл Учёные нашли в Норвегии следы рыболовства возрастом 7 тыс. лет Археологи обнаружили свидетельства того, что жители Скандинавии могли искусственно зарыбить горное озеро кумжей около семи тысяч лет назад. Результаты исследования специалистов Университета Осло и их коллег опубликованы 20 июля в научном журнале Ant...

07:07, 10 Апр На Марсе впервые обнаружены следы древней песчаной бури возрастом 3,6 млрд лет Уникальные слоистые структуры указывают на длительное действие ветра и подтверждают, что атмосфера планеты когда-то была значительно плотнееМарсоход Curiosity обнаружил доказательства песчаной бури на Марсе, произошедшей около 3,6 миллиарда лет наза...

04:07, 12 Авг Под кратером Чиксулуб учёные нашли следы древней гидротермальной зоны Кратеры, как у Йеллоустона, изменили химический состав почвы и жизнь обитателей Земли. Исследователи нашли следы древней гидротермальной зоны под кратером Чиксулуб. Образовалась воронка более 66 млн лет назад, но падение астероида стало испытанием д...

23:07, 08 Апр Следы нефти в иле: ученые оценили экологические риски для Азовского моря В Ростовской области экологическая повестка дня сосредоточена на состоянии Азовского моря и борьбе с возможной засухой. Исследователи зафиксировали в донных отложениях водоема присутствие углеводородов, однако их концентрация остается в пределах доп...

11:07, 02 Июл Учёные НГУ нашли в почвах Сибири следы демографической катастрофы XIII века Исследователи Новосибирского госуниверситета проанализировали угли в почвах Западной Сибири и выявили резкий спад активности человека около 700–800 лет назад. Они связывают это с демографической катастрофой, которая, по их мнению, могла быть вызвана...

12:07, 15 Фев В Антарктиде впервые пробурили лёд до древней коры Земли и нашли следы рождения древнего суперконтинента Учёные из Санкт-Петербургского государственного университета в составе международной группы выяснили происхождение мощной магнитной аномалии в Восточной Антарктиде. Как показало исследование, она связана со столкновением древних континентов и формир...

11:07, 19 Мар На Марсе впервые обнаружили рубины и сапфиры В горных породах Марса впервые найдены мельчайшие кристаллы корунда, который на Земле образует рубины и сапфиры. Маленькие кристаллы, похожие на рубины и сапфиры, впервые обнаружены внутри марсианских камней, сообщает New Scientist.Анализ провёл мар...

08:07, 04 Дек Опасную тропическую микроводоросль впервые обнаружили на Дальнем Востоке Потенциально токсичная микроводоросль, которая ранее обитала только в теплых морях, впервые обнаружена в тихоокеанских водах России, сообщает Национальный научный центр морской биологии имени А.В. Жирмунского ДВО РАН. Как сообщили ученые, потенциаль...

08:07, 05 Дек Учёные обнаружили, что витамин С защищает от заболеваний лёгких Согласно результатам нового исследования, витамин С полезен не только для общего иммунитета, но и для лёгких. Он защищает людей от болезней, вызванных загрязнением воздуха из-за транспорта, лесных пожаров, пыльных бурь. Новое исследование проводилос...

01:07, 19 Ноя Учёные обнаружили, что хроническая бессонница связана с деменцией В ходе нового исследования специалисты из клиники Майо в США наблюдали за 2750 людьми в возрасте 50 лет и старше в среднем в течение 5,5 лет. Оказалось, что у тех, кто страдал хронической бессонницей, быстрее ухудшались памяти и мышление, а также на...

11:07, 14 Июн Что живёт в тумане: учёные обнаружили там целый невидимый мир Что живёт в тумане: учёные нашли целые экосистемы, обитающие в этом погодном явлении. Туман всегда кажется чем-то таинственным: в кино он наплывает ровно перед появлением призрака, а в жизни заставляет водителей сбавлять скорость и щуриться. При это...

02:07, 27 Дек Учёные обнаружили, что изменение рациона питания поможет спасти мир У многих из нас праздничный сезон ассоциируется с перееданием. Однако новое исследование Университета Британской Колумбии показало: в меню жителей нашей планеты должно быть достаточное количество пищи, а 44% населения нужно вообще изменить рацион. Б...

07:07, 11 Июл В Китае ученые обнаружили, что химикаты из автошин провоцируют деменцию Они пришли к выводу, что продукты износа шин, которые остаются на асфальте при торможении, реагируют с озоном в атмосфере и превращаются в загрязнитель, способный нарушить работу клеток человеческого мозга. Об этом сообщает «Газета.Ru» со ссылкой на...

21:07, 21 Сен Учёные обнаружили, что длительное соблюдение кетодиеты опасно для здоровья При кетодиете углеводы ограничиваются до минимума, а потерянные калории заменяются жирами. Парадоксально, но наш организм преобразует жир в кетоновые тела, которые и сжигает вместо сахара. То есть потребляя много жиров, можно действительно похудеть....

11:07, 26 Ноя Учёные обнаружили гены дикого волка в ДНК большинства собак Собаки на протяжении тысячелетий жили рядом с человеком. Известно, что произошли они от серых волков, но учёные всё ещё спорят, где именно, когда и сколько раз эти животные были одомашнены. Анализ древней ДНК показал, что происходило это дважды. В х...

17:07, 20 Дек Ученые обнаружили в темном шоколаде вещество, связанное с молодостью В темном шоколаде содержится соединение, которое может быть связано с замедлением биологического старения. Об этом сообщили ученые по итогам исследования Королевского колледжа Лондона, результаты которого приводит журнал Medical Xpress. Речь идет о ...

11:07, 16 Сен Учёные обнаружили нейроны, которые создают иллюзии в мозге Нейробиологи из Института Аллена в Сиэтле и Калифорнийского университета в Беркли раскрыли ключевой механизм работы мозга, позволяющий видеть целостные изображения даже при наличии пробелов в визуальной информации. Исследование выявило особый класс ...

19:07, 09 Окт Учёные обнаружили, что диетическая газировка плохо влияет на печень Многие выбирают диетическую газировку, так как она якобы полезнее обычных газированных напитков. Однако это не так. Согласно результатам недавней научной работы, искусственно подслащённые напитки значительно повышают риск развития серьёзных заболева...

23:07, 09 Ноя Учёные обнаружили, что излишняя привлекательность вредит фитнес-блогерам Научно доказано, что симпатичные модели и спикеры привлекают внимание, увеличивают количество кликов и делают товар более желанным. Однако в рамках нового исследования специалисты обнаружили, что "слишком красивые" инфлюенсеры, наоборот, отталкивают...

04:07, 14 Ноя