Сигнал темної матерії і «багатства» астероїда Бенну: головні відкриття про космос за тиждень

16 жовтня 2020 | 14:07
Сигнал темної матерії і «багатства» астероїда Бенну: головні відкриття про космос за тиждень - фото 1

Вчені вперше смоли зафіксувати сигнал темної матерії і поспостерігали загибель зірки, поглиненої чорною дірою.

Детальніше читайте в матеріалі Realist'a.

Сигнал темної матерії

Вчені в лабораторії Гран Сассо в Італії, що працюють на самому чутливому у світі детекторі темної матерії XENON, зуміли зафіксувати потенційний сигнал темної матерії, пише Physical Review Letters.

Лабораторія для забезпечення необхідного екранування і зменшення фонового шуму розташована глибоко під землею.

На думку фахівців, частинки темної матерії або слабо взаємодіють масивні частинки (WIMP) можна виявити при фіксуванні ядерних розпадів в закритій камері з ксеноном. Тому в дослідження задіяли резервуар з рідким радіоочіщенним ксеноном масою дві тонни.

Як припускають фізики, що входить частка темної матерії вдаряє по атомам в резервуарі і вивільняє фотони і електрони, після відбуваються спалахи світла у верхній і нижній частинах резервуара.

Ще кілька місяців тому вчені виявили надлишкові сигнали, які вони не змогли пояснити за допомогою часток стандартної моделі або фонового шуму.

Дослідники проаналізували три можливих джерела виникнення сигналів: частинки, що випускаються Сонцем; сліди радіоактивних домішок; бозони темної матерії.

Що стосується першого припущення, то, як вважають фізики, сонячні частинки (нейтрино і Аксион) теоретично могли дістатися до резервуара і зробити в ньому помітний сигнал. Але для цього нейтрино повинні, зокрема, для цього мати більший магнітний момент.

Також вплинути міг і фон, незважаючи на те, що для його придушення в лабораторії проводяться безпрецедентні зусилля. Самі вчені допускають, що може бути нехай слабка, але радіоактивність.

Фахівці відзначають, що навіть якщо детектор XENON містить всього три атома тритію на кілограм ксенону, один тільки бета-розпад тритію може пояснити сигнал.

І нарешті, ще один сценарій, який фізики назвали "інтригуючим", - це наявність частинок темної матерії, відмінних від WIMP. Перш за все, сигнал виглядає так, як ніби виходить від частинок, що зіштовхуються в основному з електронами атомів ксенону. І кожне з цих взаємодій скидає в атом кілька кілоелектронвольт енергії. При цьому енергія зіткнення повинна відповідати масі частинки темної матерії.

"Винуватцями" в цьому фізики вважають аксіон і темний фотон.

Фахівці відзначають, що якщо темні фотони поглинаються зі швидкістю в 10-30 разів менше, ніж звичайні фотони, їх взаємодією можна пояснити сигнал в детекторі.

«Багатий» астероїд Бенну

Астрономи представили нові результати досліджень астероїда Бенну за допомогою міжпланетної станції OSIRIS-REx. Виявилося, що його грунт багатий органічними речовинами і карбонатами, його центр менш щільний, ніж весь астероїд, а північна і південна півкулі Бенну сильно розрізняються за своїми властивостями. Статті опубліковані в журналах Science і Science Advances.

Навколоземний астероїд (101955) Бенну став основною метою досліджень автоматичної міжпланетної станції OSIRIS-REx, яка в середині жовтні цього року спробує взяти з його поверхні пробу грунту і через два роки доставити її до Землі. Вважається, що це небесне тіло, що відноситься до рідкісного спектрального класу B, сформувалося в результаті зіткнення двох астероїдів, а подібні Бенну тіла могли бути постачальниками води і органічних речовин на молоду Землю, а також містити речовина, що залишився з часів ранньої Сонячної системи.

У серії нових робіт вчені з наукової групи OSIRIS-REx представили результати аналізу наукових даних, зібраних камерами і бортовими інструментами станції в ході дослідження Бенну з низької орбіти. Так наприклад дослідники змогли виділити на астероїді дві популяції валунів, які розрізняються по міцності, причому обидва типи мають більш низькою тепловою інерцією, ніж це очікувалося. На багатьох валунах були помічені яскраві прожилки, товщиною від 3 до 15 сантиметрів і завдовжки понад метр, які були ідентифіковані як карбонати, такі як кальцит, магнезит, доломіт і брейнеріт. Це означає, що в батьківському тілі Бенну протягом тривалого часу (тисячі або мільйони років) могли йти процеси, в яких брала участь рідка вода, подібні механізми спостерігалися на Церере зондом Dawn.

Крім того, Бенну багатий вуглець речовин, яке розподілено по 98 відсотки площі його поверхні, а його зовнішній шар бідний водяним льодом. Більш старі області на астероїді виглядають темними і блакитними, молодші - світлими і червоними, що пов'язується з космічним вивітрюванням. Таким чином, в зразку грунту з області «Соловей» або «Скопа», повинні бути органічні речовини та інші мінерали, мало змінені впливом зовнішнього середовища.

Південна півкуля більш округле і гладке, ніж північне, перепади по висоті також менше, а речовина на поверхні більш однорідним. Чотири поздовжніх гребеня простягаються від полюса до полюса астероїда, в південній півкулі два з них засипані реголітом. Вони, поряд з екваторіальним хребтом, вважаються старими структурами. Вони могли вийти на поверхню після формування Бенну з уламкового речовини, що виник при зіткненні двох астероїдів або подію збільшення швидкості обертання за рахунок YORP-ефекту. Крім того, спостерігається збільшення теплової інерції грунту в міру наближення до екватора говорить про те, що в північній півкулі астероїда діє якийсь механізм транспорту і сортування реголіту в залежності від розміру або складу частинок і валунів.

Нарешті, дослідження гравітаційного поля астероїда показали, що Бенну має неоднорідне внутрішній розподіл маси. Більш низька щільність речовини в порівнянні з середньою щільністю астероїда спостерігається в екваторіальній області, а також в центрі Бенну. Це говорить про те, що перед нами дійсно представник класу «купа щебеню», який в минулому мав вищу швидкість обертання, ніж зараз, що викликало перерозподіл речовини і допомогло сформувати екваторіальний гребінь.

Погублена зірка в чорній дірі

Вчені вперше спостерігали смерть зірки, пожирає чорною дірою на рекордно близькій відстані, рівному 215 мільйонам світлових років. Про це повідомляється в статті, опублікованій в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Подія приливної руйнування (TDE), позначене як AT2019qiz, було виявлено у вересні 2019 року. Воно виникає, коли зірка підходить надто близько і починає розриватися через потужну гравітації, випускаючи яскравий спалах світла, яка слабо помітна через хмари пилу. Спалах є результатом гравітаційних впливів на матеріал і тертя речовини, при цьому матеріал зірки нагрівається до таких високих температур, що здатний на деякий час затьмарити батьківську галактику.

Дослідники спостерігали TDE в декількох довжинах хвиль світла, включаючи ультрафіолетове, радіо, оптичний і рентгенівський діапазони. Це дозволило розрахувати масу зірки, яка виявилася рівною Сонцю, однак через чорної діри половина маси загубилася. При цьому вчені показали, що хмара пилу і яскравий спалах є наслідками одного процесу.

Ранее сообщалось, что Национальное агентство США по аэронавтике и исследованию космоса планирует запустить миссию DART для того, чтобы перенаправить астероид.

Китай «взяв» Місяць: космічний апарат КНР розгорнув прапор на супутнику Землі
04 грудня 2020
Туманність, яка стрімко тане: помічено незвичайне явище в космосі - фото
04 грудня 2020
Загадка «Венери палеоліту»: нове дослідження пояснило стародавні ідеали краси - фото
04 грудня 2020
«Перемогти» коронавірус їжею: які продукти допоможуть легше перенести COVID-19
04 грудня 2020
Дрон-гігант, який літає і в дощ, і в сніг: найбільший в світі безпілотник - відео
04 грудня 2020
«Богиня демократії» сяде у в'язницю: історія «справжньої Мулан» з Гонконгу
04 грудня 2020