Самодействующая темная материя

В астрофизике и физике элементарных частиц самодействующая темная материя ( SIDM ) — это альтернативный класс частиц темной материи, которые имеют сильные взаимодействия, в отличие от стандартной модели холодной темной материи (CDM). SIDM был постулирован в 2000 году. ^[1] как решение ядра -каспа ^[2]^[3]^[4] проблема. В простейших моделях самодействия ТМ потенциал типа Юкавы и носитель силы φ являются посредниками между двумя частицами темной материи. ^[5] В галактических масштабах самодействие ТМ приводит к обмену энергией и импульсом между частицами ТМ. В космологических масштабах времени это приводит к появлению изотермических ядер в центральной области гало темной материи.

Если самодействующая темная материя находится в гидростатическом равновесии , ее давление и плотность будут следующими:

\nabla P_{\chi }/\rho _{\chi }=\nabla \Phi _{\rm {tot}}=\nabla (\Phi _{\chi }+\Phi _{b})

где $\Phi _{\chi }$ и $\Phi _{b}$ — гравитационный потенциал темной материи и бариона соответственно. Уравнение естественным образом коррелирует распределение темной материи с распределением барионной материи. Благодаря этой корреляции самодействующая темная материя может объяснить такие явления, как соотношение Талли-Фишера .

Самодействующая темная материя также была предложена как объяснение годового модуляционного сигнала DAMA . ^[6]^[7]^[8] Более того, показано, что она может служить зародышем сверхмассивных черных дыр с высоким красным смещением. ^[9] SIDM, возможно, возник в результате так называемого « Темного Большого Взрыва ». ^[10]

См. также

MACS J0025.4-1222 , астрономические наблюдения, ограничивающие самодействие ТМ.
ESO 146-5 , ядро Abell 3827 , которое было заявлено как первое свидетельство SIDM.
Сильно взаимодействующие массивные частицы (SIMP), предложенные для объяснения данных космических лучей.
Модель Лямбда-CDM

Ссылки

^ Спергель, Дэвид Н.; Стейнхардт, Пол Дж. (апрель 2000 г.). «Наблюдательные доказательства самодействующей холодной темной материи» . Письма о физических отзывах . 84 (17): 3760–3763. arXiv : astro-ph/9909386 . Бибкод : 2000PhRvL..84.3760S . дои : 10.1103/PhysRevLett.84.3760 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11019199 . S2CID 6669358 .
^ Мур, Бен (август 1994 г.). «Свидетельства против темной материи без диссипации из наблюдений за гало галактик» . Природа . 370 (6491): 629–631. Бибкод : 1994Natur.370..629M . дои : 10.1038/370629a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4325561 .
^ О, Се-Хон; де Блок, WJG; Уолтер, Фабиан; Бринкс, Элиас; Кенникатт, Роберт К. (декабрь 2008 г.). «Профили плотности темной материи высокого разрешения в карликовых галактиках THINGS: поправка на некруговые движения» . Астрономический журнал . 136 (6): 2761–2781. arXiv : 0810.2119 . Бибкод : 2008AJ....136.2761O . дои : 10.1088/0004-6256/136/6/2761 . ISSN 0004-6256 .
^ О, Се-Хон; Хантер, Дейдре А.; Бринкс, Элиас; Элмегрин, Брюс Г.; Шруба, Андреас; Уолтер, Фабиан; Рупен, Майкл П.; Янг, Лиза М.; Симпсон, Кэролайн Э.; Джонсон, Меган С.; Херрманн, Кимберли А. (июнь 2015 г.). «Массовые модели карликовых галактик высокого разрешения из МЕЛОЧЕЙ» . Астрономический журнал . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Бибкод : 2015AJ....149..180O . дои : 10.1088/0004-6256/149/6/180 . ISSN 0004-6256 .
^ Леб, Авраам; Вайнер, Нил (апрель 2011 г.). «Ядра в карликовых галактиках из темной материи с потенциалом Юкавы» . Письма о физических отзывах . 106 (17): 171302. arXiv : 1011.6374 . Бибкод : 2011PhRvL.106q1302L . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.171302 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 21635025 .
^ Митра, Сайбал (15 июня 2005 г.). «Обнаружила ли DAMA самодействующую темную материю?». Физический обзор D . 71 (12): 121302. arXiv : astro-ph/0409121 . Бибкод : 2005ФРвД..71л1302М . дои : 10.1103/PhysRevD.71.121302 . S2CID 31554326 .
^ Московиц, Клара (20 апреля 2015 г.). «Темная материя может ощущаться как «темная сила», которой нет в остальной Вселенной» . Научный американец .
^ Ричард Мэсси; и др. (июнь 2015 г.). «Поведение темной материи, связанной с четырьмя яркими скоплениями галактик в ядре Abell 3827 размером 10 кпк». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 449 (4П): 3393–3406. arXiv : 1504.03388 . Бибкод : 2015MNRAS.449.3393M . дои : 10.1093/mnras/stv467 . комментарий Возможные первые признаки самодействующей темной материи
^ Фэн, W.-X.; Ю, Х.-Б.; Чжун, Ю.-М. (2021). «Засеивание сверхмассивных черных дыр самодействующей темной материей: единый сценарий с барионами» . Письма астрофизического журнала . 914 (2): Л26. arXiv : 2010.15132 . дои : 10.3847/2041-8213/ac04b0 . «Как возникает сверхмассивная черная дыра: исследование указывает на зародышевую черную дыру, образовавшуюся в результате коллапса гало темной материи». ScienceDaily , 16 июня 2021 г.
^ «Танцы в темноте» . Экономист . 9 марта 2024 г.

Дальнейшее чтение

Бертоне, Джанфранко (2010). Частица темной материи: наблюдения, модели и поиски . Издательство Кембриджского университета . п. 762. Бибкод : 2010pdmo.book.....B . ISBN 978-0-521-76368-4 .
Массер, Джордж (май 2000 г.). «В чем дело?» . Научный американец . 282 (5): 24. Бибкод : 2000SciAm.282e..24M . doi : 10.1038/scientificamerican0500-24 .
Лоуренс, Краусс (2000). Квинтэссенция: поиск недостающей массы во Вселенной . Основные книги . п. 384. ИСБН 978-0465037414 .

[1] Спергель, Дэвид Н.; Стейнхардт, Пол Дж. (апрель 2000 г.). «Наблюдательные доказательства самодействующей холодной темной материи» . Письма о физических отзывах . 84 (17): 3760–3763. arXiv : astro-ph/9909386 . Бибкод : 2000PhRvL..84.3760S . дои : 10.1103/PhysRevLett.84.3760 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11019199 . S2CID 6669358 .

[2] Мур, Бен (август 1994 г.). «Свидетельства против темной материи без диссипации из наблюдений за гало галактик» . Природа . 370 (6491): 629–631. Бибкод : 1994Natur.370..629M . дои : 10.1038/370629a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4325561 .

[3] О, Се-Хон; де Блок, WJG; Уолтер, Фабиан; Бринкс, Элиас; Кенникатт, Роберт К. (декабрь 2008 г.). «Профили плотности темной материи высокого разрешения в карликовых галактиках THINGS: поправка на некруговые движения» . Астрономический журнал . 136 (6): 2761–2781. arXiv : 0810.2119 . Бибкод : 2008AJ....136.2761O . дои : 10.1088/0004-6256/136/6/2761 . ISSN 0004-6256 .

[4] О, Се-Хон; Хантер, Дейдре А.; Бринкс, Элиас; Элмегрин, Брюс Г.; Шруба, Андреас; Уолтер, Фабиан; Рупен, Майкл П.; Янг, Лиза М.; Симпсон, Кэролайн Э.; Джонсон, Меган С.; Херрманн, Кимберли А. (июнь 2015 г.). «Массовые модели карликовых галактик высокого разрешения из МЕЛОЧЕЙ» . Астрономический журнал . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Бибкод : 2015AJ....149..180O . дои : 10.1088/0004-6256/149/6/180 . ISSN 0004-6256 .

[5] Леб, Авраам; Вайнер, Нил (апрель 2011 г.). «Ядра в карликовых галактиках из темной материи с потенциалом Юкавы» . Письма о физических отзывах . 106 (17): 171302. arXiv : 1011.6374 . Бибкод : 2011PhRvL.106q1302L . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.171302 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 21635025 .

[mit-6] Митра, Сайбал (15 июня 2005 г.). «Обнаружила ли DAMA самодействующую темную материю?». Физический обзор D . 71 (12): 121302. arXiv : astro-ph/0409121 . Бибкод : 2005ФРвД..71л1302М . дои : 10.1103/PhysRevD.71.121302 . S2CID 31554326 .

[7] Московиц, Клара (20 апреля 2015 г.). «Темная материя может ощущаться как «темная сила», которой нет в остальной Вселенной» . Научный американец .

[Massey2015-8] Ричард Мэсси; и др. (июнь 2015 г.). «Поведение темной материи, связанной с четырьмя яркими скоплениями галактик в ядре Abell 3827 размером 10 кпк». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 449 (4П): 3393–3406. arXiv : 1504.03388 . Бибкод : 2015MNRAS.449.3393M . дои : 10.1093/mnras/stv467 . комментарий Возможные первые признаки самодействующей темной материи

[9] Фэн, W.-X.; Ю, Х.-Б.; Чжун, Ю.-М. (2021). «Засеивание сверхмассивных черных дыр самодействующей темной материей: единый сценарий с барионами» . Письма астрофизического журнала . 914 (2): Л26. arXiv : 2010.15132 . дои : 10.3847/2041-8213/ac04b0 . «Как возникает сверхмассивная черная дыра: исследование указывает на зародышевую черную дыру, образовавшуюся в результате коллапса гало темной материи». ScienceDaily , 16 июня 2021 г.

[10] «Танцы в темноте» . Экономист . 9 марта 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]