Նախընտրելի
2025 թվականի օգոստոսի 20-ին Physical Review D ամսագրում հրապարակված նոր հետազոտությունը ենթադրում է, որ մութ նյութը կարող է կուտակվել Յուպիտերի չափսի մոլորակների միջուկներում՝ ձևավորելով մանրադիտակային սև խոռոչներ, որոնք աստիճանաբար «ուտում» են այդ աշխարհները ներսից: Այս համարձակ վարկածը, որը առաջարկել են Ռիվերսայդի Կալիֆորնիայի համալսարանի գիտնականները, նոր հնարավորություններ է բացում խորհրդավոր մութ նյութի ուսումնասիրման համար՝ օգտագործելով էկզոմոլորակները: Այս մասին հայտնում է Space.com-ը:
Ինչպե՞ս է մութ նյութը ստեղծում սև խոռոչներ
Մութ նյութը, որը կազմում է տիեզերքի ընդհանուր զանգվածի մոտ 85%-ը, մնում է գիտության ամենամեծ առեղծվածներից մեկը: Այն չի փոխազդում լույսի հետ, ինչը այն դարձնում է անտեսանելի և բացառում է սովորական մասնիկների՝ էլեկտրոնների, պրոտոնների և նեյտրոնների կազմը: Գիտնականները ենթադրում են, որ մութ նյութը կարող է բաղկացած լինել տարբեր հիպոթետիկ մասնիկներից, և նոր մոդելը կենտրոնանում է գերծանր մասնիկների վրա, որոնք չեն անիհիլացվում միմյանց հետ հանդիպելիս:
Ըստ տեսության՝ մութ նյութի նման մասնիկները կարող են գրավվել էկզոմոլորակների ձգողականությամբ, կորցնել էներգիան և նստել նրանց միջուկներում: Ժամանակի ընթացքում դրանց խտությունը մեծանում է, մինչև դրանք փլուզվեն՝ ձևավորելով մանր սև խոռոչ: Այդ սև խոռոչն այնուհետև սկսում է «ուտել» մոլորակը՝ վերածելով այն սև խոռոչի, որի զանգվածը հավասար է սկզբնական մոլորակի զանգվածին՝ մոտ 0,001 արևային զանգված Յուպիտերի չափսի մոլորակների համար:
«Եթե մութ նյութի մասնիկները բավական ծանր են և չեն անիհիլացվում, դրանք ժամանակի ընթացքում կարող են փլուզվել մանր սև խոռոչի», — բացատրել է հետազոտության առաջատար հեղինակ Մեհրդադ Ֆորուտա-Մեհրը Ռիվերսայդի Կալիֆորնիայի համալսարանից:
Մոդելի սահմանափակումները
Մոդելը գործում է միայն որոշակի պայմաններում.
- Մութ նյութի մասնիկները պետք է լինեն գերծանր: Սա բացառում է հայտնի թեկնածուին՝ աքսիոնը, հիպոթետիկ մասնիկ՝ փոքր զանգվածով:
- Մասնիկները չպետք է անիհիլացվեն միմյանց հետ հանդիպելիս, ինչպես դա տեղի է ունենում էլեկտրոնների և պոզիտրոնների դեպքում, հակառակ դեպքում դրանք չեն կարող կուտակվել բավարար քանակությամբ՝ սև խոռոչ ձևավորելու համար:
Տարբերությունը աստղային սև խոռոչներից
Հայտնի ամենաթեթև սև խոռոչները՝ աստղայինները, ունեն 3-ից մինչև 100 արևային զանգված: Դրանք ձևավորվում են զանգվածային աստղերի փլուզման ժամանակ՝ գերտերնաստղային պայթյունից հետո, երբ աստղի միջուկը սեղմվում է սեփական ձգողականության ազդեցությամբ: Սակայն դրա համար ծնող աստղը պետք է գերազանցի Չանդրասեկարի սահմանը (1,4 արևային զանգված), իսկ պայթյունից հետո նրա միջուկը՝ Տոլման-Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանը (2,2–2,9 արևային զանգված): Օրինակ՝ հայտնաբերված ամենաթեթև սև խոռոչը ունի 3,8 արևային զանգված, իսկ ամենածանր նեյտրոնային աստղը՝ 2,4 արևային զանգված:
Մութ նյութից էկզոմոլորակներում առաջացող սև խոռոչները զգալիորեն ավելի թեթև են՝ դրանց զանգվածը համապատասխանում է մոլորակի զանգվածին, օրինակ՝ Յուպիտերի: Սա դրանք դարձնում է եզակի օբյեկտներ, որոնք կարող են հայտնաբերվել էկզոմոլորակների դիտարկման ժամանակ:
«Մոլորակի զանգվածով սև խոռոչի հայտնաբերումը իսկական բեկում կլինի», — նշել է Ֆորուտա-Մեհրը: — «Եթե աստղագետները հայտնաբերեն նման օբյեկտների պոպուլյացիա, դա կդառնա գերծանր, չանիհիլացվող մութ նյութի մոդելի հզոր ապացույց»:
Էկզոմոլորակները որպես մութ նյութի դետեկտորներ
Հետազոտությունը ենթադրում է, որ էկզոմոլորակները, հատկապես մութ նյութի բարձր խտությամբ տարածաշրջաններում, ինչպիսին է Ծիր Կաթինի կենտրոնը, կարող են դառնալ այս խորհրդավոր նյութի ուսումնասիրման գործիքներ: Մութ նյութի կուտակումը կարող է առաջացնել մոլորակների տաքացում կամ բարձր էներգիայի ճառագայթում, որը տեսականորեն հնարավոր է գրանցել:
«Տարբեր չափսերի, ջերմաստիճանների և խտությունների գազային էկզոմոլորակների վրա սև խոռոչները կարող են ձևավորվել դիտարկելի ժամանակահատվածներում, հնարավոր է՝ նույնիսկ մի քանի սև խոռոչներ մեկ մոլորակի կյանքի ընթացքում», — ավելացրել է Ֆորուտա-Մեհրը:
Այնուամենայնիվ, ժամանակակից աստղադիտակները դեռևս չեն կարող գրանցել նման ազդանշաններ: Ապագա առաքելությունները և գործիքները, ինչպիսիք են նոր սերնդի աստղադիտակները, կարող են հնարավորություն տալ հայտնաբերել այդ էֆեկտները՝ բացելով մութ նյութի ուսումնասիրման նոր պատուհան:
Մութ նյութի ուսումնասիրման այլ մոտեցումներ
Էկզոմոլորակները միակ օբյեկտները չեն, որոնք կարող են օգնել մութ նյութի ուսումնասիրությանը: Օրինակ՝ ենթադրվում է, որ մութ նյութը կարող է կուտակվել նեյտրոնային աստղերում՝ առաջացնելով դրանց տաքացում մասնիկների անիհիլյացիայի միջոցով: Եթե աստղագետները հայտնաբերեն հին և սառը նեյտրոնային աստղ, դա կարող է բացառել մութ նյութի որոշ հատկություններ, քանի որ այն տեսականորեն պետք է տաքացնի նման օբյեկտները:
«Եթե մենք գտնենք հին և սառը նեյտրոնային աստղ, դա կարող է բացառել մութ նյութի որոշակի բնութագրեր», — բացատրել է Ֆորուտա-Մեհրը:
Ինչո՞ւ է սա կարևոր
Մութ նյութը մնում է տիեզերագիտության առանցքային առեղծվածներից՝ ազդելով ձգողականության և գալակտիկաների ձևավորման վրա, սակայն մնալով անտեսանելի: Եթե մութ նյութից սև խոռոչների ձևավորման մասին տեսությունը հաստատվի, այն.
- Կբացի մութ նյութի հայտնաբերման նոր ճանապարհ՝ էկզոմոլորակների դիտարկումների միջոցով:
- Կհաստատի գերծանր մութ նյութի մասնիկների գոյությունը:
- Կփոխի մոլորակների ներքին գործընթացների և դրանց էվոլյուցիայի մասին մեր պատկերացումները:
Հաշվի առնելով, որ էկզոմոլորակների կատալոգն արդեն ներառում է ավելի քան 5000 օբյեկտ, դրանք դառնում են կոսմոլոգիական հետազոտությունների կարևոր գործիք:
Հակիրճ
Physical Review D-ում հրապարակված նոր հետազոտությունը ենթադրում է, որ մութ նյութը կարող է կուտակվել Յուպիտերի չափսի էկզոմոլորակների միջուկներում՝ ձևավորելով սև խոռոչներ, որոնք ներսից «ուտում» են այդ աշխարհները: Նման սև խոռոչները, որոնց զանգվածը համապատասխանում է մոլորակի զանգվածին, զգալիորեն ավելի թեթև են աստղայիններից և կարող են հայտնաբերվել էկզոմոլորակների դիտարկման ժամանակ, հատկապես մութ նյութի բարձր խտությամբ տարածաշրջաններում: Տեսությունը բացառում է թեթև մասնիկները, ինչպիսիք են աքսիոնները, և պահանջում է չանիհիլացվող գերծանր մասնիկներ: Եթե հաստատվի, այս վարկածը կբացի մութ նյութի ուսումնասիրման նոր պատուհան և կփոխի մոլորակների և տիեզերքի էվոլյուցիայի մասին մեր պատկերացումները:
