중력파는 중성자 별을 블랙홀로 변형시키는 암흑 물질을 밝힐 수 있습니다.

인도의 이론 물리학자 팀은 중력파가 중성자 별을 블랙홀로 변환시키는 데 암흑 물질이 할 수 있는 역할을 밝힐 수 있음을 보여주었습니다.

암흑 물질은 은하 및 은하단과 같은 대규모 구조물의 기이한 동작을 설명하기 위해 호출되는 가상의 보이지 않는 물질입니다. 이는 중력만으로는 설명할 수 없는 동작입니다.

만약 존재한다면 암흑물질은 중력을 통해 일반 물질과 상호작용해야 합니다. 그러나 일부 모델에서는 암흑물질이 매우 약한 비중력 상호작용을 통해 일반 물질과도 상호작용할 수 있다고 예측합니다.

미약하지만 충분하다

"비중력 상호작용은 [암흑물질 입자]가 양성자 및 중성자와 일종의 상호작용을 가질 것으로 예상된다는 것을 의미합니다." 술라그나 바타차리야 이야기 물리 세계. 바타차리야(Bhattacharya)는 뭄바이 타타 기초연구소(Tata Institute of Fundamental Research) 대학원생으로 "이러한 상호작용은 매우 미약할 수 있지만 암흑물질 입자가 중성자별 내부에 포획될 수 있을 만큼 충분할 수 있다"고 덧붙였습니다.

중성자별은 초신성으로 폭발한 거대한 별의 밀집된 핵심 잔해입니다. 지름이 XNUMXkm 정도로 매우 작지만 질량은 태양보다 큽니다. 중성자별의 핵은 밀도가 매우 높아 정상물질과 암흑물질 사이의 상호작용 가능성을 높일 수 있습니다.

중성자별이 가질 수 있는 이론적 최대 질량은 2.5 태양질량이지만 실제로는 대부분 훨씬 더 작아 약 1.4 태양질량이다. 태양 질량의 2.5배보다 큰 중성자별은 중력 붕괴를 거쳐 블랙홀을 형성합니다.

격차 해소

항성 질량 블랙홀은 초신성(거대한 별의 폭발)으로부터 직접 형성될 수도 있지만 이론적 모델링에 따르면 블랙홀은 태양 질량 2~5배에서는 존재하지 않아야 한다고 제안되었습니다. 최근까지 이는 관찰 증거에 의해 뒷받침되었습니다. 그러나 2015년부터 블랙홀 쌍이 합쳐지면서 발생하는 중력파를 관측한 결과 이 ​​질량 격차 내에 블랙홀이 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다.

예를 들어, GW 190814 2019년에 감지된 중력파 사건으로, 태양 질량이 2.50~2.67 사이인 물체와 관련이 있었습니다. 또 다른 미스터리 이벤트는 GW 190425, 역시 2019년에 감지되었으며, 결합된 물체의 질량은 태양 질량의 3.4배였습니다. 이는 알려진 어떤 쌍성 중성자별 시스템보다 총 질량이 훨씬 더 높습니다.

이제 그녀의 상사인 Bhattacharya가 바수데브 다스굽타뿐만 아니라 란잔 라하 인도 과학 연구소의 아누팜 레이 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 연구진은 중성자별의 핵 내에 축적되는 암흑물질이 소형 블랙홀로 붕괴될 정도로 핵의 밀도를 증가시킬 것이라고 제안했습니다. 그러면 이 블랙홀은 성장하여 중성자별을 삼켜버릴 것입니다. 그 결과는 예상보다 질량이 낮은 블랙홀이 될 것입니다. 그리고 그러한 저질량 블랙홀의 발견은 암흑물질에 대한 감질나는 증거가 될 것입니다.

“천체물리학적으로 이국적”

"이러한 소형 물체는 천체물리학적으로 이국적일 것입니다."라고 이 가설을 설명하는 논문의 주저자인 Bhattacharya는 말합니다. 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters). 그들의 논문에서는 GW 190814와 GW 190425가 암흑 물질의 도움으로 만들어진 블랙홀과 관련되었을 수 있는 합병으로 제시합니다.

중성자별에서 변환된 블랙홀이 존재하든 존재하지 않든, Bhattacharya는 이를 검색하면 "핵자와 암흑물질의 상호작용에 대한 몇 가지 중요한 제약"이 제공될 것이라고 말했습니다. 결과적으로, 관측되는 합병의 수가 증가함에 따라 물리학자들은 암흑 물질의 다양한 모델을 평가할 수 있게 되었습니다.

암흑 물질로 구동되는 별은 JWST에서 볼 수 있습니다  

또 다른 가능성은 GW 190814와 GW 190425에서 관측된 저질량 천체가 빅뱅 직후 형성된 원시 블랙홀일 가능성이다. 그러나 일부 이론에서는 원시 블랙홀이 암흑 물질의 구성 요소일 수 있다고 제안합니다. 따라서 합병을 연구하면 암흑 물질의 본질에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다.

실제로 암흑 물질에 대한 증거를 찾기 위해 중력파를 사용하는 주요 이점은 암흑 물질과 일반 물질의 희미한 비중력 상호 작용을 탐지하는 가장 민감한 수단이라는 것입니다.

중력파를 관측하는 것은 '중성미자층'의 영향을 받지 않기 때문에 암흑물질을 직접적으로 탐지하려는 실험이 제한된다. 바닥은 중성미자가 다음과 같은 암흑물질 탐지기에서 배경 잡음의 중요한 원인이라는 사실을 나타냅니다. 럭스-제플린.

"우리가 제안한 방법은 제한된 노출 및 감지기 감도로 인해 이러한 지상 감지기의 도달 범위를 넘어서는 영역을 조사할 수 있습니다."라고 Bhattacharya는 말합니다.

• SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
• PlatoData.Network 수직 생성 Ai. 자신에게 권한을 부여하십시오. 여기에서 액세스하십시오.
• PlatoAiStream. 웹3 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
• 플라톤ESG. 탄소, 클린테크, 에너지, 환경, 태양광, 폐기물 관리. 여기에서 액세스하십시오.
• PlatoHealth. 생명 공학 및 임상 시험 인텔리전스. 여기에서 액세스하십시오.
• BlockOffsets. 환경 오프셋 소유권 현대화. 여기에서 액세스하십시오.
• 출처: https://physicsworld.com/a/gravitational-waves-could-reveal-dark-matter-transforming-neutron-stars-into-black-holes/