Никаких слабаков! Тяжелые частицы не объясняют странностей гравитационного линзирования

Трудно заметить

За некоторыми возможными исключениями, темная материя составляет большую часть массы галактики. Учитывая это, эти интерференционные картины должны привести к тому, что гравитационное притяжение из разных областей галактики будет неравномерным. Если различия между регионами достаточно велики, это потенциально может проявиться как незначительные отклонения в ожидаемом поведении гравитационного линзирования. Таким образом, объекты за галактикой по-прежнему должны выглядеть как линзированные изображения; они просто могут иметь не ту форму, которую мы ожидаем, или не в том месте, которое мы прогнозируем.

Моделирование показывает, что эти отклонения настолько малы, что даже космический телескоп Хаббл не смог их обнаружить. Но их можно было бы обнаружить на радиоволнах, объединив данные от широко разнесенных радиотелескопов в один гигантский телескоп. (Этот подход позволил телескопу «Горизонт событий» создать изображение черной дыры.)

И, по крайней мере, в одном случае у нас есть эти данные. HS 0810+2554 — массивная эллиптическая галактика, расположенная между нами и активной черной дырой в ядре другой галактики. Гравитационная линза, созданная галактикой на переднем плане, создает четыре изображения активной галактики, каждое из которых имеет яркое галактическое ядро ​​и две большие струи материала, исходящие от него. Можно сравнить расположение и искажение этих четырех изображений с тем, что мы ожидали, исходя из присутствия типичного гало темной материи в галактике на переднем плане.

С вимпами сделать это относительно просто, поскольку мы ожидаем только одну закономерность: постепенное снижение уровня темной материи по мере удаления от ядра галактики. Прогнозы линзирования, основанные на этом распределении, плохо сопоставляются с реальными данными о том, где появляются линзированные изображения.

Задача состоит в том, чтобы провести тот же анализ на основе хаотичных паттернов интерференции аксионов: запустите модель дважды с разными начальными условиями, и вы получите другое вмешательство шаблон. Таким образом, шансы получить ту, которая действительно присутствует в реальной галактике, производящей линзирование, довольно минимальны. Вместо этого исследовательская группа запустила 75 различных моделей с начальными условиями, выбранными случайным образом. Случайно некоторые из них создали искажения, аналогичные тем, которые наблюдаются в реальных данных, обычно затрагивая только одно из четырех линзированных изображений. Итак, исследователи приходят к выводу, что искажения линзированных изображений соответствуют гало темной материи, структурированному квантовой интерференцией аксионов.

Так действительно ли это аксионы?

Анализ отдельной галактики никогда не станет решающим решением, и есть несколько причин быть здесь особенно осторожными. Во-первых, исследователи сделали некоторые предположения о распределении нормальной видимой материи в галактике, которая также оказывает гравитационное воздействие. Считается, что эллиптические галактики являются результатом слияния меньших галактик, что может повлиять на распределение темной материи тонкими способами, которые трудно обнаружить, отслеживая распределение нормальной иметь значение.

Наконец, такая интерференционная картина работает только с чрезвычайно легкими аксионами — порядка 10-22 электронвольты. Напротив, сам электрон имеет массу около 500 000 электронвольт. Это потенциально могло бы сделать аксионы намного легче, чем даже нейтрино.

И сами авторы новой статьи в основном осторожны в отношении имеющихся здесь доказательств, завершая свою статью предложением: «Определение того, являются ли [WIMP- или темная материя на основе аксионов] лучше воспроизводит астрофизические наблюдения, склонит чашу весов в сторону одного из двух соответствующих классов теорий для новых Но их осторожность ускользает в последнем предложении аннотации, где они пишут: «Способность [темной материи на основе аксионов] разрешать аномалии линзирования даже в сложных случаях, таких как HS 0810+2554, вместе с его успехом в воспроизведении других астрофизических наблюдений, склоните чашу весов в сторону новой физики. вызывая аксионы».

Несомненно, вскоре мы увидим, разделяют ли это мнение физики, помимо авторов и рецензентов этой статьи.

Природная астрономия, 2023. ДОИ: 10.1038/s41550-023-01943-9 (О DOI).

Последнее сообщение в блоге

Исследуйте Интернет быстрее с помощью этих сочетаний клавиш
July 19, 2023

Для основных веб-браузеров, таких как Chrome, Firefox, Edge и Safari. Вы уже полагаетесь на сочетания клавиш для навигации по Окна или macOS компь...

Список автомобилей, затронутых отключением AT&T 3G
July 19, 2023

Компания закрывает услуги 3G по всей стране, отключая при этом миллионы подключенных автомобилей. Эта история изначально была опубликована на Прив...

Что такое «материнское дерево»? Исследование неясное.
July 19, 2023

Некоторые ученые говорят, что древние деревья выступают в роли охранников леса. Но свидетельства этого похожего на сказку эффекта немногочисленны....