No kā sastāv tumšā matērija? Tas ir viens no visvairāk satraucošajiem mūsdienu astronomijas jautājumiem. Mēs zinām, ka tumšā matērija ir tur, jo mēs varam redzēt tās acīmredzamo gravitācijas ietekmi uz visu, sākot no galaktikām līdz visa Visuma evolūcijai, bet mēs nezinām, ko tā ir. Mūsu labākais minējums ir tas, ka tā ir sava veida dīvaina jauna daļiņa, kurai nepatīk ļoti bieži runāt ar parasto lietu (pretējā gadījumā mēs to jau būtu redzējuši). Viena iespējamība ir tāda, ka tā ir eksotiska hipotētiska daļiņa, kas pazīstama kā aksijs, un astronomu komanda izmanto tikai melnos caurumus, lai mēģinātu ieskatu šajā savādajā jaunajā kosmiskajā kritiķī.
Axion programma
Es būšu godīgs pret jums, mēs nezinām, vai pastāv aksiācijas. Tie tika izgudroti, lai izskaidrotu satraukumu lielas enerģijas fizikā. Dabā pastāv noteikta veida simetrija, ja, veicot nejaušu mijiedarbību ar daudzām subatomiskām daļiņām un izslēdzot katra elektrisko lādiņu pretējai zīmei, kā arī palaižot procesu spogulī, jūs saņemat tieši tādu pašu rezultātu. To sauc par lādiņa un paritātes simetriju vai īsi par CP-simetriju.
Šī simetrija pastāv visur dabā, izņemot gadījumus, kad tās nav, piemēram, vājā kodolieroča gadījumā, kas spēj pārkāpt šo simetriju, kad vien tā jūtas.
Domājams, ka ar visām tiesībām arī spēcīgais kodolieroču spēks to pārkāpj. Matemātikā ir termini, kas acīmredzami pārkāpj CP simetriju, un tomēr nevienā no mūsu eksperimentiem mēs neredzam nekādas simetrijas pazīmes, kas sagrautu spēcīgu kodolenerģijas spēku. Tāpēc kaut kas ir jādara, lai atjaunotu šo simetriju, kad tā būtu jāizjauc.
Atbilde vai vismaz viena iespējamā atbilde ir jauna veida daļiņas, ko sauc par aksiāciju. Aksijs atjauno noteikta veida spēka līdzsvaru (jā, es apzinos šeit esošo Zvaigžņu karu atsauci), lai tiktu saglabāta CP simetrija un ikviens varētu doties ikdienas gaitās. Protams, līdz šim veiktie eksperimenti nav tieši atklājuši aksiācijas esamību, un ir virkne iespējamo masu un īpašību, kuras aksiātam varētu būt.
Šajā aksiācijas iespējamo pieļaujamo masu un īpašību diapazonā notiek kaut kas ievērojams. Ja mēs vēlamies piepildīt Visumu ar tumšo matēriju, šai tumšajai matērijai ir jābūt noteiktām īpašībām. Tā nevar mijiedarboties ar parasto lietu ļoti bieži, un tā nevar pat ļoti bieži mijiedarboties ar sevi. Turklāt tam jābūt daudz, un tam jābūt ļoti stabilam un ilgmūžīgam. Izrādās, ka daži no iespējamo aksionu īpašību diapazona ļauj šai hipotētiskajai daļiņai būt tumšās vielas kandidātam.
Tumšās asijas
Ja mēs ļaujam aksionam būt tumšajai matērijai, tas parasti var izskaidrot visus parastos tumšās matērijas novērojumus. Tas izskaidro griešanās līknes galaktiku iekšpusē. Tas var izskaidrot galaktiku kustības galaktiku kopās. To var ražot pietiekamā skaitā agrīnajā Visumā, lai tas atbilstu kosmiskās mikroviļņu fona novērojumiem. Un tā tālāk.
Turklāt aksiumi galaktiku kodolos var sasaistīties pietiekami cieši, lai veidotu vienu masīvu bumbiņu, kas sākumā sarkt izskatās kā supermasīvs melnais caurums. Tas būtu mazs, tas nedarbotos mijiedarbībā ar gaismu, un tas būtu neticami masīvs. Lai gan jaunākie notikumu horizontālā teleskopa novērojumi mums deva burtisku attēlu par milzu melno caurumu citā galaktikā, tas nenozīmē obligāti izslēgt iespēju, ka šie aksiālais kodols joprojām slēpjas galaktiku dziļumā visā Visumā. Un tieši ar šiem iespējamiem aksiālo serdeņu palīdzību mēs varētu iegūt rokturi par to īpašībām.
Melnie caurumi ir atslēga
Neskaitot Event Horizon teleskopu, mums nav tiešu supermasīvu melno caurumu novērojumu. Mēs varam redzēt tikai tos materiālus, kas ap tiem virpuļo un jūt. Un no šī materiāla īpašībām mēs varam noteikt melno caurumu izmēru un masu. Izmantojot šos paņēmienus, gadu desmitiem mēs esam atklājuši ļoti dīvainas attiecības: masīvākas galaktikas savos centros izvieto masīvākus melnos caurumus. Šīs attiecības patiesībā ir samērā ciešas, un tas mums saka, ka melnie caurumi kaut kādā veidā ir attīstījušies kopā ar viņu saimnieku galaktikām.
Bet, kā es teicu, mēs nevaram tieši novērot melnos caurumus. Tātad tie varētu nebūt melni caurumi. Tie varētu būt axion serdes, kas slēpjas šo galaktiku centros. Ja tas tā ir, tad nav runa par to, ka melnie caurumi ir attīstījušies kopā ar viņu uzņemošajām galaktikām, bet gan tas, ka aksiņu serdeņi ir attīstījušies kopā ar viņu mītnes galaktikām. Jo lielāka ir galaktika, jo vairāk aksiālo tumšo vielu tā var mitināties, un jo lielāks ir aksiācijas serde centrā.
Tas nozīmē, ka mēs varam izmantot attiecības starp centrālo tumšo objektu (vai tas ir melnais caurums vai aksiācijas kodols) un pašu galaktiku, lai ierobežotu aksiāciju īpašības. Tas darbojas tāpēc, ka, ja jūs sākat spēlēt ar aksiācijas daļiņu masu, tas ietekmē to, cik viegli jūs varat salipināties, veidojot kodolu, kas mainīs attiecības ar saimniekdatoru galaktiku.
Astronomu komanda nesen izmantoja attiecības starp melnajiem caurumiem un galaktikām, lai tieši to izdarītu, un spēja aksiālo daļiņu masai noteikt dažas augšējās robežas, kas palīdzēs vadīt turpmākos eksperimentus un tiešos meklējumus. Vai aksiums ir atbildīgs par tumšo matēriju Visumā? Cerams, ka kādreiz mēs varēsim nedaudz paskaidrot situāciju.
Lasīt vairāk: “Aksionu serde - halogēna masa un melnā cauruma un halogēna masas attiecība: ierobežojumi dažām parseka skalām”
