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Novas restrições à presença de matéria escura leve na Via Láctea

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Novas restrições à presença de matéria escura leve na Via Láctea

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Crédito: David Champion/MPIfR.

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Crédito: David Champion/MPIfR.

Espera-se que a matéria escura, composta por partículas que não refletem, emitem ou absorvem luz, constitua a maior parte da matéria do universo. No entanto, a sua falta de interacção com a luz impede a sua detecção directa através de métodos experimentais convencionais.

Os físicos têm tentado desenvolver métodos alternativos para detectar e estudar a matéria escura há décadas, mas muitas questões sobre a sua natureza e presença na nossa galáxia permanecem sem resposta. Os experimentos Pulsar Timing Array (PTA) tentam verificar a existência das chamadas partículas ultraleves de matéria escura examinando o tempo de milissegundos de uma série de pulsares de rádio galácticos (ou seja, corpos celestes que emitem pulsos regulares de ondas de rádio de milissegundos).

O European Pulsar Timing Array, uma equipa multinacional de investigadores de diferentes institutos que utiliza 6 radiotelescópios em toda a Europa para observar pulsares específicos, analisou recentemente a segunda onda de dados que recolheram. O papel delespublicado em Cartas de revisão físicaimpõe restrições mais rigorosas à presença de matéria escura leve na Via Láctea.

“Este artigo foi basicamente o resultado do meu primeiro projeto de doutorado”, disse Clemente Samara, coautor do artigo, ao Phys.org. “A ideia surgiu quando perguntei ao meu supervisor se eu poderia realizar pesquisas focadas na ciência das ondas gravitacionais, mas do ponto de vista da física de partículas. O principal objetivo do projeto era restringir a existência da chamada matéria escura leve em nossa galáxia.”

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A matéria escura clara é uma candidata hipotética à matéria escura, consistindo em partículas extremamente leves que poderiam resolver mistérios de longa data na astrofísica. O último estudo realizado por Samara e seus colegas teve como objetivo verificar a possibilidade da presença deste tipo de matéria escura na nossa galáxia, através de dados recolhidos pelo European Pulsar Timing Array.

“Fomos inspirados por esforços anteriores nesta área, especialmente por O trabalho de Burayko e seus colaboradores“Graças à maior duração e à melhor resolução do nosso conjunto de dados, fomos capazes de impor restrições mais rigorosas à presença de matéria escura leve na Via Láctea”, disse Samara.

O último artigo do European Pulsar Timing Array faz suposições diferentes daquelas feitas por outros estudos realizados no passado. Em vez de explorar as interações entre a matéria escura e a matéria comum, assume que essas interações ocorrem apenas através de efeitos gravitacionais.

“Assumimos que a matéria escura interage com a matéria comum apenas através da interação gravitacional”, explicou Samara. “Esta é uma afirmação bastante forte: na verdade, a única coisa certa que sabemos sobre a matéria escura é que ela interage com a gravidade. Em suma, a matéria escura produz poços potenciais nos quais viajam raios de rádio pulsantes. Mas a profundidade desses poços é periódica. , e assim o tempo de viagem O feixe de rádio dos pulsares para a Terra também muda com uma periodicidade distinta.

Ao procurar precisamente este efeito na segunda onda de dados do European Pulsar Timing Array, Samara e os seus colegas conseguiram impor novas restrições à presença de matéria escura muito leve em torno dos pulsares. O European Pulsar Timing Array recolhe estes dados há quase 25 anos, utilizando 6 radiotelescópios avançados localizados em vários locais da Europa.

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“Com base nas nossas análises, podemos descartar que partículas ultraleves numa determinada gama de massas possam constituir toda a quantidade de matéria escura”, disse Samara. “Então, se eles estivessem lá, ainda precisaríamos de algo mais para explicar o que estamos vendo. Este resultado é bastante robusto, uma vez que nos concentramos na interação gravitacional da matéria escura, que é a única coisa que sabemos com certeza.”

Trabalho recente do European Pulsar Timing Array mostra que partículas leves com massas de 10-24,0 eV≲m≲10-23,3 eV não podem constituir 100% da densidade local medida de matéria escura e podem ter uma densidade local de ρ≲0,3 na maioria . Jeff/cm3. Estas novas restrições poderiam orientar futuras pesquisas nesta área, o que poderia beneficiar futuras pesquisas pelo indescritível candidato à matéria escura.

“Agora pretendo explorar se os pulsares têm assinaturas que podem nos dizer mais sobre a matéria escura”, acrescentou Samara. “Além disso, estou geralmente interessado na ciência PTA, por isso também gostaria de trabalhar na modelação astrofísica de sistemas binários de buracos negros supermassivos, o que se pensa ser uma explicação convincente para a onda gravitacional aleatória de fundo que observámos recentemente.”

Mais Informações:
Clemente Samara et al., Segunda divulgação de dados do European Pulsar Timing Array: Desafiando o modelo ultraleve de matéria escura, Cartas de revisão física (2023). doi: 10.1103/PhysRevLett.131.171001

Informações da revista:
Cartas de revisão física


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Físicos finalmente confirmam as previsões surpreendentes de Einstein sobre buracos negros: ScienceAlert

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Físicos finalmente confirmam as previsões surpreendentes de Einstein sobre buracos negros: ScienceAlert

Os mecanismos detalhados de como a matéria cai num buraco negro vinda de fora do horizonte de eventos foram revelados num novo artigo de investigação.

Tal como previsto pela teoria da gravidade de Einstein, chega um ponto em que a matéria deixa de orbitar o buraco negro e cai diretamente para baixo, precipitando-se rapidamente para além do ponto sem retorno.

Agora, com dados de raios X de um buraco negro ativo, finalmente vimos evidências da existência desta “zona de subducção”.

“A teoria de Einstein previu esta queda recente, mas esta é a primeira vez que conseguimos provar que isso aconteceu.” diz o físico teórico Andrew Mummery Da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

“Pense nisso como um rio se transformando em uma cachoeira – até agora, estivemos olhando para o rio. Esta é a nossa primeira visão de uma cachoeira.”

A matéria que entra em um buraco negro não segue uma linha reta. Ele gira, como água rodopiante, subindo inexoravelmente pelo ralo. Esta não é uma analogia inútil: a comparação é adequada, uma vez que os cientistas usam águas turbulentas para estudar os ambientes que rodeiam os buracos negros.

Via Láctea com MAXI J1820+070 marcada com uma cruz branca. Inserção: dados do Chandra mostrando o buraco negro piscando em 2018. (NASA/CXC/Université de Paris/M. Espinasi et al./banstars)

Estudar os próprios buracos negros é um pouco difícil, porque o espaço-tempo distorcido ao seu redor é muito extremo.

Mas há décadas, o trabalho teórico de Albert Einstein previu que a matéria, a uma certa distância de um buraco negro, já não seria capaz de seguir uma órbita circular estável e cairia a direito – como a água pela borda desse mesmo ralo.

Não há razão para acreditar que este não seja o caso – a matéria tem de cruzar o horizonte de eventos de alguma forma, e a teoria da gravidade de Einstein resistiu a um escrutínio geral – mas o que os astrofísicos não têm certeza é se o faremos ou não. capaz de detectá-lo.

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O trabalho de Mummery e seus colegas teve múltiplas partes. Um desses experimentos foi desenvolver simulações e modelos numéricos que visualizam a área submersa para revelar que tipo de luz ela emite. Em seguida, precisavam de evidências observacionais contendo as mesmas emissões na zona baixa.

O buraco negro em questão foi encontrado num sistema a cerca de 10.000 anos-luz de distância, chamado MAXI J1820+070. Este sistema contém um buraco negro com uma massa de cerca de 8,5 vezes a massa do Sol – e uma estrela companheira binária, da qual o buraco negro retira material à medida que os dois objetos giram, alimentando-se em rajadas. Aparece como um flash de raios X.

Os astrónomos têm monitorizado este buraco negro para compreender melhor o seu comportamento, para que os investigadores tenham acesso a dados de alta qualidade obtidos através de raios-X. Nustar E O mais bonito Instrumentos em órbita baixa da Terra. Eles se concentraram em particular na explosão ocorrida em 2018.

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Estudos anteriores indicaram que existe um brilho adicional detectado nas observações desta explosão completamente inexplicável.

a Estudo 2020 Ele especulou que este brilho poderia ter origem na órbita circular mais interna, a zona de mergulho. Mummery e os seus colegas estudaram este brilho com especial cuidado e descobriram que correspondia à emissão que derivaram das suas simulações.

Os investigadores dizem que isto finalmente confirma a existência da região que afunda, sem sombra de dúvida, dando-nos uma nova sonda do intenso sistema gravitacional na região fora do horizonte de eventos do buraco negro.

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“O que é realmente emocionante é que existem muitos buracos negros na galáxia, e agora temos uma nova e poderosa técnica para estudar os campos gravitacionais mais fortes conhecidos.” Mamãe diz.

“Acreditamos que isto representa um novo e excitante desenvolvimento no estudo dos buracos negros, permitindo-nos estudar esta região final que os rodeia.

Só então poderemos compreender completamente a força da gravidade. “Esta gota final de plasma ocorre na borda do buraco negro e mostra a resposta da matéria à gravidade no seu nível mais forte possível.”

A pesquisa foi publicada em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.

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Um planeta do tamanho da Terra foi encontrado orbitando uma estrela próxima que sobreviverá ao Sol por 100 bilhões de anos

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Um planeta do tamanho da Terra foi encontrado orbitando uma estrela próxima que sobreviverá ao Sol por 100 bilhões de anos

Os astrónomos descobriram um planeta do tamanho da Terra que é banhado por tanta radiação que a sua atmosfera já foi erodida há muito tempo, deixando-o vazio. A vida como a conhecemos não poderia existir neste mundo quente, mas os astrónomos estão interessados ​​nela por outra razão: pela primeira vez, poderão ser capazes de estudar o Universo. geologia Para um planeta fora do nosso sistema solar.

Recém-descoberto Exoplaneta, chamado SPECULOOS-3 b, é um planeta rochoso a cerca de 55 anos-luz da Terra. Ele orbita a sua estrela hospedeira a cada 17 horas, mas os dias e as noites neste planeta são infinitos. Os astrónomos suspeitam que o planeta está ligado à sua estrela, tal como a Lua está à Terra. O único lado diurno sempre está voltado para a estrela, enquanto o lado noturno está preso na escuridão eterna.

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Bola de fogo verde brilhante ilumina os céus de Portugal e Espanha (fotos)

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Bola de fogo verde brilhante ilumina os céus de Portugal e Espanha (fotos)

A Internet está repleta de imagens de um meteoro que atravessa o céu noturno de Portugal e Espanha, iluminando o céu como uma bola de fogo azul esverdeada.

O meteorito foi confirmado por Agência Espacial Europeia (ESA), que capturou a bola de fogo com suas câmeras em Cáceres, Espanha, às 18h46 EDT (22h46 UTC) de sábado (18 de maio). A Agência Espacial Europeia confirmou que a bola de fogo era um pedaço de um cometa que passou por cima de Espanha e Portugal, viajando a cerca de 160.000 quilómetros por hora, ou cerca de 65 vezes mais rápido que a velocidade máxima de um caça a jato Lockheed Martin F-16. A Agência Espacial Europeia acrescentou que o meteorito provavelmente queimou no Oceano Atlântico, a uma altitude de cerca de 60 quilômetros acima da Terra.

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