Gwiazdy neutronowe mogą nagrzewać się w wyniku anihilacji ciemnej materii

Jedną z największych tajemnic cząstek ciemnej materii jest to, czy oddziałują one ze sobą. Nadal nie wiemy dokładnie, czym jest ciemna materia. Niektóre modele twierdzą, że ciemna materia oddziałuje tylko grawitacyjnie, ale wiele innych zakłada, że ​​cząstki ciemnej materii mogą zderzać się ze sobą, zlepiać się, a nawet rozpadać na cząstki, które możemy zobaczyć. W takim przypadku obiekty o szczególnie silnym polu grawitacyjnym, takie jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe i białe karły, mogą wychwytywać i koncentrować ciemną materię. To z kolei może mieć wpływ na wygląd tych obiektów. Dobrym przykładem są niedawne badania dotyczące wzajemnego oddziaływania ciemnej materii i gwiazd neutronowych.

Gwiazdy neutronowe zbudowane są z najgęstszej materii w kosmosie. Ich potężne pola grawitacyjne mogą uwięzić ciemną materię i w przeciwieństwie do czarnych dziur żadne promieniowanie ciemnej materii nie zostanie uwięzione za horyzontem zdarzeń. Zatem gwiazdy neutronowe są idealnym kandydatem do badania modeli ciemnej materii. Na potrzeby tego badania zespół sprawdził, ile ciemnej materii może wychwycić gwiazda neutronowa i jak rozpad oddziałujących cząstek ciemnej materii wpłynie na jej temperaturę.

Szczegóły zależą od konkretnego modelu ciemnej materii, którego używasz. Zamiast zajmować się modelami wariantowymi, zespół przyjrzał się szerokim właściwościom. W szczególności skupili się na tym, jak ciemna materia i bariony (protony i neutrony) mogą oddziaływać na siebie oraz czy może to spowodować uwięzienie ciemnej materii. Rzeczywiście, biorąc pod uwagę zakres możliwych interakcji barion-ciemna materia, gwiazdy neutronowe mogą wychwytywać ciemną materię.

Następnie zespół przyjrzał się, w jaki sposób może zachodzić termalizacja ciemnej materii. Innymi słowy, gdy ciemna materia zostanie wychwycona, powinna uwolnić energię cieplną do gwiazdy neutronowej w wyniku zderzeń i anihilacji ciemnej materii. Z biegiem czasu ciemna materia i gwiazda neutronowa powinny osiągnąć równowagę termiczną. Szybkość, z jaką to następuje, zależy od siły oddziaływania cząstek, tzw. przekroju rozpraszania. Zespół odkrył, że równowaga termiczna zostaje osiągnięta dość szybko. W przypadku prostych modeli skalarnych ciemnej materii równowaga może zostać osiągnięta w ciągu 10 000 lat. W przypadku wektorowych modeli ciemnej materii równowaga może nastąpić w ciągu zaledwie roku. Niezależnie od modelu gwiazdy neutronowe mogą osiągnąć równowagę termiczną w kosmicznym mrugnięciu oka.

Jeśli ten model jest poprawny, ciemna materia może odegrać wymierną rolę w ewolucji gwiazd neutronowych. Moglibyśmy na przykład zidentyfikować obecność ciemnej materii, obserwując gwiazdy neutronowe, które są cieplejsze niż oczekiwano. A może nawet rozróżnić różne modele ciemnej materii na podstawie ogólnego widma gwiazd neutronowych.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową