Свет первых звезд может изменить наше представление о темной материи

6 Марта 2018 в 17:35, Илья Хель 9 260 просмотров 31

Большой Взрыв, возможно, был ярким и драматичным, но сразу же после этого Вселенная померкла, и очень надолго. Ученые считают, что первые звезды появились в мутном бульоне материи спустя 200 миллионов лет после жаркого начала. Поскольку современные телескопы недостаточно чувствительны, чтобы наблюдать свет этих звезд напрямую, астрономы ищут косвенные доказательства их существования.

И вот группе ученых удалось уловить слабый сигнал этих звезд с помощью радиоантенны размером с крышку стола под названием EDGES. Впечатляющие измерения, которые открывают новое окно в раннюю вселенную, показывают, что эти звезды появились через 180 миллионов лет после Большого Взрыва. Опубликованная в Nature работа также предполагает, что ученые могут переосмыслить, из чего состоит «темная материя» — загадочный тип невидимого вещества.

Модели показали, что первые звезды, которые подсветили вселенную, были синими и недолговечными. Они погрузили вселенную в ванну ультрафиолетового света. Самый первый наблюдаемый сигнал этого космического рассвета долгое время считался «сигналом поглощения» — падением яркости на определенной длине волны — вызванным прохождением света и влияющим на физические свойства облаков газообразного водорода, самого распространенного элемента во вселенной.


Мы знаем, что это падение должно быть обнаружено в радиоволновой части электромагнитного спектра на длине волны 21 см.

Сложное измерение

В начале была теория, которая все это предсказала. Но на практике найти такой сигнал оказывается чрезвычайно сложно. Все потому, что он переплетается со множеством других сигналов в этой области спектра, которые намного сильнее — например, распространенные частоты радиовещания и радиоволн от других событий в нашей галактике. Причина, по которой ученые преуспели, состояла отчасти в том, что эксперимент был оснащен чувствительным приемником и небольшой антенной, что позволяет покрывать большую площадь неба относительно легко.

Чтобы быть уверенными, что любое падение яркости, которое они обнаружили, обусловлено звездным светом ранней вселенной, ученые смотрели на смещение Доплера. Вам этот эффект знаком по понижению высоты тона, когда мимо вас проезжает машина с мигалкой и сиреной. Аналогичным образом, поскольку галактики удаляются от нас из-за расширения вселенной, свет смещается в сторону красных длин волн. Астрономы называют этот эффект «красным смещением».

Красное смещение рассказывает ученым, как далеко облако газа находится от Земли и как давно по космическим меркам был испущен свет из него. В этом случае любое смещение в яркости, ожидаемое на 21-сантиметровой длине волны, укажет на движение газа и удаленность его местонахождения. Ученые измерили падение яркости, которое происходило в разные космические периоды времени, до момента, когда вселенной было всего 180 миллионов лет, и сравнили с ее нынешним состоянием. Это был свет самых первых звезд.

Здравствуй, темная материя

На этом история не заканчивается. Ученые удивились, обнаружив, что амплитуда сигнала была в два раза больше, чем прогнозировалось. Это говорит о том, что газообразный водород был намного холоднее, чем ожидалось от микроволнового фона.

Эти результаты были опубликованы в другой статье в Nature и забросили крючок с блесной для физиков-теоретиков. Все потому, что из физики становится ясно, что в это время существования вселенной газ было легко нагреть, но сложно остудить. Чтобы объяснить дополнительное остывание, связанное с сигналом, газ должен был взаимодействовать с чем-то еще более холодным. И единственное, что было холоднее космического газа в ранней вселенной, это темная материя. Теоретики должны теперь решить, смогут ли они расширить стандартную модель космологии и физики частиц, чтобы объяснить это явление.

Нам известно, что темной материи в пять раз больше, чем обычной, но мы не знаем, из чего она состоит. Было предложено несколько вариантов частиц, которые могли бы составить темную материю, и фаворитом среди них является слабо взаимодействующая массивная частица (WIMP).

Новое исследование, однако, предполагает, что частица темной материи не должна быть намного тяжелее протона (который входит в атомное ядро вместе с нейтроном). Это значительно ниже масс, предсказанных для WIMP. Анализ также предполагает, что темная материя холоднее, чем ожидалось, и открывает увлекательную возможность использовать «21-сантиметровую космологию» в качестве зонда темной материи во вселенной. Дальнейшие открытия с более чувствительными приемниками и меньшими помехами от земного радио могут раскрыть больше деталей о природе темной материи и, возможно, даже обозначить скорость, с которой она движется.

Свет первых звезд может изменить наше представление о темной материи

31 комментарий

  1. Kvazar666

    Снова эта бредовая аналогия с сиреной и мигалками, НИЧЕГО общего с эффектом доплера КОСМОЛОГИЧЕСКОЕ красное смещения не имеет.
    Первое вычисляется по формуле:
    z=V/C (без учета релятивистского эффекта замедления времени)
    А космологическое:
    z=e^(v/c)-1

    • Veter-s-Gor

      Kvazar666, Молодец, KVAZAR666!
      Я же со своей стороны хочу предложить такое объяснение этой бредятине (кстати, половина форумов и научных статей засеяны этой лживой аналогией): э. Доплера найден для упругих сред, проще говоря, для нашей земной атмосферы и для движущихся в ней тел, генерирующих звуковые волны какими-либо своими механическими частями (крыльями, пропеллером и пр.). Главное, что звуковая волна не имеет разрыва, она не дискретна и удаление тела от наблюдателя приводит к растяжению волны, а приближение - к сжатию! Другое дело - фотоны, вылетающие из удаляющегося или приближающегося к нам объекта (звезда в галактике): вот мчит галактика, в ней сияет звезда, в ней излучает атом фотон, потом ещё и ещё, ну посмотрите что будет с этими какждым в отдельности фотонами? Вот он "выскочил" из возбуждённого атома и...далее летит к нам совершенно в независимости от скорости и направления полёта породившего его атома! И нет разницы, покоился ли этот атом или мчит со скоростью близкой к С! Т.е. все фотоны независимые и у каждого своя собственная частота, которая сохраняется ещё с момента рождения и характеризуемая исключительно внутриядерной физикой этого процесса, а не характером кинетики атома! Потому никакого э. доплера в этом случае не может быть в принципе! О-ля-ля!

  2. Kvazar666

    "Чтобы объяснить дополнительное остывание, связанное с сигналом, газ должен был взаимодействовать с чем-то еще более холодным. И единственное, что было холоднее космического газа в ранней вселенной, это темная материя."
    Мегя больше всего в этом умиляет, то как из по сути из 2 возможных причин этому они нашли "виновника" ТМ, которая вообще никак с веществом не взаимодействует, а если пойти еще дальше, то ТМ своим гравитационным воздействием могла только нагреть водород, но уж никак не охладить.

    • Veter-s-Gor

      Kvazar666, Я же со своей стороны скажу ещё примитивнее: ну как что-то несуществующее может нагреть или охладить что-то существующее? ТМ - самое глубокое из заблуждений земной звёздной науки, не считая ещё более глубокое - ТЭ! Но, как сказал наш русский космолог АС Пушкин: меня обманывать не сложно, я сам обманываться рад! Вот и бредят ребята фантазмами о ТМ, хотя за столько лет не предоставили никакого доказательства её существования! Эдак вы, ребята, побъёте предыдущий мировой рекорд заблуждений о плоской Земле на 3-х китах!

  3. Baksov

    Ерунда. На таком расстоянии невозможно что-нибудь разглядеть.

  4. WEST117

    Что значит... Свет первых звёзд??? Вроде определились же со строением вселенной! Это -Паутина!... С узлами и кластерами! И бесконечными границами! И вроде как взрывато и небыло! Так как тупиковая теория это!

  5. macss

    А ведь не зря "темная материя" состоит из вещества
    и антивещества. Так Галактика перед тем, как
    покинуть Систему Галактик типа
    "Млечный Путь" начинает "складываться", то есть
    вещество и антивещество аннигилируются
    полностью вплоть до нуля.
    А иначе обломки миллиардов былых
    Галактик заполонили бы всю Вселенную.

    • Veter-s-Gor

      macss, Молоток, MACSS! Тока смотри на свой ляп: ведь до того, как начинать складываться, аннигилировать и покидать Систему Галактик, галактики типа Млечный Путь и их миллиарды обломков каким-то образом всё же заполняли Вселенную, ведь так же вы говорите? Но тогда почему же вы испугались, что не будь этой аннигиляции эти же самые обломки и заполняли бы нашу Вселенную и до сих пор?

  6. Ye Hua

    Бред одетый в бред, сидит на бреде, бредом погоняет, а едет он по бреду прямо в бред

    • Veter-s-Gor

      Ye, Интересно, а есть определение в наших славянских языках более язвительное (т.е. более точное), что вот это "БРЕД"? Я кроме "БРЕДЯТИНА" и не придумал ничего...если конечно не добавлять прилагательных типа "махровая", "общепринятая", "научная"..."грёбаная"...ну и т.п.

  7. imamontik

    Иногда читаешь, и поражаешься количеству лопши наваленой на уши людям.. где только вы такого бреда набираетесь? Пойдите лучше учебники почитайте, а смотрите Ютуб ролики всяких безграмотных людей. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Veter-s-Gor

      imamontik, Коллега IMAMONTIK, категорически не советую нашим людям читать ни советские газеты и современные учебники по физике, ведь именно они и являются теми самыми фабриками, где производят в огромных количествах тот самый распространённые и востребованные среди населения планеты Земля продукт, который вы назвали очень точно лопшой в отличии от другого великолепного продукта лАпши, которых роднит одно безусловно общее качество - способность наваливаться людям на уши!

  8. Static

    Темная материя в чёрных дырах и вблизи них, она могла захапать весь водород из нашей вселенной, но откуда чёрные дыры во вселенной в которой нет ещё звёзд?

  9. Static

    Темная материя, как более тяжёлая, есть причина высоких плотностей пространства-времени, в них она и существует как материя из частиц, в нашем же пространстве меньшей плотности она скорее существует как монолит единое целое, может и можно принять за одну частицу сгусток частиц тёмной материи полученный на колайдере, но пока умники там будут стараться отделять её от чёрных дыр я бы тогда уже предпочёл с остальным человечеством искать на космическом корабле новую звёздную систему взамен солнечной

    • Veter-s-Gor

      Static, Коллега, да если ТМ существует и обладает гравитационными свойствами и её в пять раз больше, чем материи белой, то...да ведь и ежу понятно, что она так же должна была бы скапливаться в сгустки, в тёмные протооблака, формировать тёмные звёзды и тёмные звёздные скопления, а потом и тёмные галактики и темные их скопления! Но где всё это бредовое тёмное население Вселенной? Кстати, продаю адептам и фанатам ТМ за дарма идею её места пребывания: да это же наши родимые чёрные дыры! Вота где она, тёмная материя, прячется! Тёмная в Чёрном! И пусть какой-нибудь умник докажет, что ЧД сделаны не из неё! Теперь надо только доказать, что тёмных ЧД по массе в 5 раз больше, чем барионной материи и ...дело в шляпе! Теперь, кстати, становиться понятно, почему никак не могут найти ТМ? Просто не там искали! Нету её в свободной продаже давно, вся она проколлапсировала давно из тёмных звёзд в тёмные ЧД!
      Так, в соавторы прошу выстраиваться в очередь по-одному, я не жадный, всех возьму!
      Главный критерий на соискание авторства будущей КОЛЛЕКТИВНОЙ нобелевки - безумная, фанатическая веря в ТМ, которую те из наших коллег, которые - невчёные, называют не по-научному, а по-народному - БРЕДЯТИНОЙ!

      • Dopamine

        Veter-s-Gor, А что, по-вашему мнению, отвечает за скрытую массу? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Veter-s-Gor

          Dopamine, Это вы о той, что движет звёздами и пр. телами в галактиках не так. как планетами в Нашей Солнечной системе? Ну вот посмотрите на всю нелепость и даже скажу острее - на всю дурь связанную с "открытием" этой "скрытой" массы: ну увидели, что звёзды в рукавах галактик не подчиняются кеплеровским траекториям, по которым кружат планеты около Солнца, не поняли причину явления, долго не думали, не искали, а с пылу с жару сразу же и открыли ТМ! Открыть-то открыли, а вот найти до сих пор не могут! Хфигня получается: открывали мгновение, а доказать не могут пол столетия! Но самое удивительное, что и не спешат искать иную причину, всех устраивает эта тёмная сучность, вона скоко всего понапридумывали вокруг этой фантасмогоричной бестии, скоко понаписали научных трудов, скоко грантов скушали! А ведь скажи вчёным, что никакой ТМ и не существует, так ведь забодают, заклюют и заплюют и...никто не захочет знать правду об этой глобальной лжи! Поэтому, уважаемый DOPAMINE, вы меня просто ошеломили своим чистым, детским вопросом, за которым скрывается ваша искренняя душа настоящего исследователя, желающего знать...истину! Дорогой коллега, я не могу вам пока ответить на вопрос так же искренне и прямо, но скажу лишь то, что тайна кроется в отличии физических тел, которые раскручивают Солнечную систему и галактики! Ну конечно же причина в отличии физ. тела по имени звезда Солнце от физ. тела по имени чёрная дырка! И если о звезде Солнце мы кое-что (говорят на целых 10-15%) знаем, то о ЧД не знаем ни фига, даже не уверены, что они вообще существуют! И ярким примером тому эпохальное открытие ЛИГО-цами ы 2015 году....не-не, не гравитационных волн, в существовании которых никто и не сомневался, в ...чёрных дыр гиперсолнечных масс - до сотен солнечных, о существований которых до того никто даже не догадывался и существование которых запрещено всеми существующими общепринятыми гипотезами! Вот и дума, коллега, далее, в чём же разница между звёздами и ЧД, да такая, что по-разному раскручивает разные космические колёса: звёздные системы и галактики! Найдёте ответ - получите Нобеля, а не найдёте ...сопьётесь или навсегда останетесь адептом и фанатом ТМ, т.е. лжеучёным и несчастным человеком человеком...и тоже сопьётесь!

      • Static

        Veter-s-Gor, Темная материя при плотности нашей вселенной образует лишь чёрные дыры в ней, не может она образовать тёмные облака тёмные планеты и звезды в принципе, что же там за гранью сингулярности на этот вопрос едва ли можно ответить, вполне возможно что плоский горизонт событий переходит в одномерное пространство в самой сингулярности, как геометрический луч имея начало но не имея конца.

        • Veter-s-Gor

          Static, Странная логика ваша, коллега STATIC: ТМ по гравитационным св-вам ничем не отличается от белой материи, ЧД образуются исключительно из-за гравитационных процессов , происходящих в недрах умирающих звёзд, Вы сами говорите, что ТМ образует ЧД , а тёмные сгустки образовывать не может! Но это же парадокс...не не физический, а логический! Почему? Да потому, что прежде чем образоваться ЧД (не важно из какой материи белой или тёмной) сначала должны образоваться облака, планеты и звёзды (и не важно какие белые или тёмные)! А так хфвигня получается: вчёные не наблюдаю ЧД сделанных из ТМ и тут же решили...не...не решили, что нету ТМ, решили, что ТМ не может создавать ЧД! Какая-то дебильная логика, логика явно не человеческого ума! ТМ ничем по гравитации не отличается от материи белой, но нигде во Вселенной не скапливается с сгустки и физические тела, а...а....а...где же она тогда зимует или кучкуется с себе подобными сучностями? Да так вы её никогда и не найдёте, ребята!

          • Static

            Veter-s-Gor, Я не говорил что ТМ не образует сгусток, как раз наоборот образует, а в первом своём комменте я сказал что частицы ТМ не отделимы от сгустка таких же частиц, т е весь сгусток частиц представляет собой единое целое или по другому бесконечную чистую потенциальную энергию внутри сингулярности которая может быть только при мощной гравитации у достаточно массивных объектов, их масса создаёт такую гравитацию. Ещё на подходе к горизонту событий ЧД, любой объект начинает вращаться вокруг неё со скоростью её вращения, за точкой невозврата ЧД скручивает само двумерное пространство горизонта событий в одномерное и растягивает объект разрушая связи сильного взаимодействия по виткам спирали скрученного пространства, плотность материи, бывшей объектом, возрастает по мере уменьшения её собственного пространства, соединившись с сингулярностью она либо всецело поглащается, либо создаёт пульсацию в среде одномерного пространства, если удастся доказать что она создаёт пульсацию, то на вопрос Хоккинга об инфе в ЧД найден ответ.

            • Veter-s-Gor

              Static, Вот теперь мне нечего вам возразить, т.к. я мало что понял из вашей гипотетического спича! Но, коллега, согласитесь, что всё, что в сказали - непроверяемо, а потому говорить о таких вещях надо обязательно с приставкой "может быть", "я предполагаю", "как мне кажется" и пр. Что до информационного парадокса Хокинга - тоже самое, ибо - гипотеза и не более! Ну согласитесь, что о ЧД мы не знаем ни хфига и даже больше, не совсем уверены, что они существуют! О каких там волосах или парадоксах говорить можно, если ...ну и так далее!

  10. Static

    Так чтобы найти частицу ЧД нужно бесконечно растягивать пространство, что в принципе невозможно.

  11. Static

    А само существование ЧД не противоречит теории большого взрыва, а так сказать мягко выходит из неё, а добавление теории о том что вселенная циклична многое может объяснить.

  12. Static

    Ах да, я не дочитал, в статье указана масса частицы ТМ которая не больше массы протона, гы-гы бред, забыли сказать о размерах. Если увеличить протон до того, что он будет больше видимой части вселенной то частица ТМ будет размером как сам протон, тогда можно говорить что масса их одинакова, хотя не факт, ведь частицу ТМ пока ещё никто не нашел, а учёные занимающиеся её поиском действительно могут назвать ТМ любую другую материю, в том числе и просто выдумать, потому как нет даже четкого определения что такое ТМ, может быть ТМ это ТМ™.

    • Veter-s-Gor

      Static, на все 100% Думаю, именно так надо рассуждать и не только о ТМ, но и о любой другой тёмной сучке, которыми псевдоучёные наполнили наши улицы и наши умы!

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.