Astronomie

Jak masivní může být studený pevný předmět?

Jak masivní může být studený pevný předmět?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Chápu, že neutronová hvězda je dostatečně hustá, že přidání další hmoty přímo zvýší množství degenerované hmoty a limit její velikosti je asi 1,4 sluneční hmoty.

Ale kdyby vznikl objekt ne výbuchem, který jej rozdrtí na neutronovou hmotu, je to nutně tak?

Vzhledem k tomu, normální atomy jakéhokoli požadovaného druhu, a to se hromadí opatrně, takže se neohřívá. Když se dostane kolem jedné sluneční hmoty, nevyhnutelně se zhroutí do neutronové hvězdy, nebo může být hmotnější? Bude se takový objekt nakonec katastroficky zhroutit, nebo může mít zdegenerované jádro hmoty a podstatnou tloušťku méně stlačené hmoty nahoře a normální hmoty nahoře?

Jaká je největší možná hmotnost studeného pevného předmětu? Může to být několik slunečních hmot?

Podle Studený Myslím tím, že to není hvězda, nafouknutá pokračující spotřebou energie. Ať už je vyrobeno cokoli, není „vyčerpáno“.


Limit hmotnosti neutronové hvězdy je alespoň $ 2M _ { odot} $, protože minimálně dva z nich měřily takové velké hmotnosti (např. Demorest et al. 2010).

Odpověď na vaši otázku je stejná jako odpověď na maximální hmotnost neutronové / kvarkové hvězdy, protože pokud komprimujete hmotu jakéhokoli druhu, nakonec se z ní stane.

Odpověď na tuto otázku je také neznámý a závisí na nejisté stavové rovnici (vztah mezi tlakem, hustotou a složením) při ultravysokých hustotách, ale musí být někde mezi $ 2M _ { odot} $, které jsem zmínil výše, a horní hranicí kolem 3,5M $ _ { odot} $, které je dáno obecnou relativitou a stavovou rovnicí, kde se rychlost zvuku rovná rychlosti světla (nejtěžší možná stavová rovnice).

Zda jsou tyto vysoce komprimované objekty „pevné“, je také předmětem debaty a výzkumu. Konvenčním obrazem starodávného bílého trpaslíka je, že jde skutečně o krystalickou pevnou látku. Převážná část vnitřku neutronových hvězd střední hmotnosti je téměř jistě tekutinou neutronů spolu s některými protony a elektrony. Neutrony smět tuhnou při velmi vysokých hustotách a toto je považováno za jednu z „těžších“ možností stavové rovnice.

Odpověď na komentář od @zephyr - chlad v tomto kontextu znamená, že energie Fermi degenerovaných druhů fermionů je mnohem vyšší než $ kT $. Bílé trpaslíky a neutronové hvězdy (starší než několik sekund) jsou „studené“, přestože mají vnitřní teploty, v případě druhé, miliardu stupňů. Jejich ještě větší chladnost nemění velikost / hustotu objektu, ale umožňuje krystalizovat vnitřek bílého trpaslíka.


ALMA objevuje masivní rotující disk v raném vesmíru

V našem 13,8 miliard let starém vesmíru se většina galaxií, jako je naše Mléčná dráha, formuje postupně a dosahuje své velké hmotnosti relativně pozdě. Ale nový objev provedený s Atacama Large Millimeter / Subillimeter Array (ALMA) Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) Financovaný americkou národní vědeckou nadací a jejími mezinárodními partnery (NRAO / ESO / NAOJ), patří ALMA mezi nejkomplexnější a výkonné astronomické observatoře na Zemi nebo ve vesmíru. Dalekohled je pole 66 vysoce přesných antén v severním Chile. hmotné rotující diskové galaxie, viděné, když byl vesmír jen deset procent svého současného věku, zpochybňuje tradiční modely formování galaxií. Tento výzkum se objeví v časopise 20. května 2020 Příroda.

Galaxie DLA0817g, přezdívaná Wolfe Disk po pozdním astronomovi Arthur M. Wolfe, je nejvzdálenější rotující disková galaxie, která byla kdy pozorována. Bezkonkurenční síla ALMA umožnila vidět tuto galaxii rotující rychlostí 272 kilometrů za sekundu, podobně jako naše Mléčná dráha.

„Zatímco předchozí studie naznačovaly existenci těchto časně rotujících diskových galaxií bohatých na plyn, díky ALMA máme nyní jednoznačné důkazy o tom, že k nim dochází již 1,5 miliardy let po Velkém třesku,“ řekl hlavní autor Marcel Neeleman z Max Planck Astronomický ústav v Heidelbergu v Německu.

Jak se vytvořil Wolfe Disk?
Objev Wolfeho disku představuje výzvu pro mnoho simulací formování galaxií, které předpovídají, že masivní galaxie v tomto bodě evoluce vesmíru rostly díky mnoha sloučením menších galaxií a horkých shluků plynu.

"Většina galaxií, které najdeme na počátku vesmíru, vypadá jako trosky vlaků, protože prošly důsledným a často" násilným "spojováním," vysvětlil Neeleman. "Tyto horké fúze ztěžují vytváření dobře uspořádaných, studených rotujících disků, jaké pozorujeme v našem současném vesmíru."

Ve většině scénářů formování galaxií začínají galaxie ukazovat dobře formovaný disk až asi 6 miliard let po Velkém třesku. Skutečnost, že astronomové našli takovou diskovou galaxii, když byl vesmír jen deset procent svého současného věku, naznačuje, že musely dominovat další růstové procesy.

"Myslíme si, že Wolfe Disk vyrostl především díky stálému nárůstu studeného plynu," uvedl J. Xavier Prochaska z Kalifornské univerzity v Santa Cruz a spoluautor článku. "Přesto zůstává jedna z otázek, jak sestavit tak velkou plynnou hmotu při zachování relativně stabilního rotujícího disku."

Vznik hvězd
Tým také využil Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) z Národní vědecké nadace a Hubbleův vesmírný dalekohled NASA / ESA, aby se dozvěděl více o formování hvězd ve Wolfe Disk. Na rádiových vlnových délkách sledovala ALMA pohyby galaxie a hmotnost atomového plynu a prachu, zatímco VLA měřila množství molekulární hmoty - paliva pro vznik hvězd. V ultrafialovém světle pozoroval Hubble hmotné hvězdy. "Rychlost tvorby hvězd ve Wolfe Disk je nejméně desetkrát vyšší než v naší vlastní galaxii," vysvětlil Prochaska. "Musí to být jedna z nejproduktivnějších diskových galaxií v raném vesmíru."

„Normální“ galaxie
Wolfe Disk byl poprvé objeven ALMA v roce 2017. Neeleman a jeho tým našli galaxii, když zkoumali světlo ze vzdálenějšího kvasaru. Světlo z kvasaru bylo absorbováno, když prošlo masivním rezervoárem plynného vodíku obklopujícím galaxii - a tak se ukázalo. Spíše než hledat přímé světlo z extrémně jasných, ale vzácnějších galaxií, astronomové použili tuto „absorpční“ metodu k nalezení slabších a „normálnějších“ galaxií v raném vesmíru.

"Skutečnost, že jsme pomocí této metody našli disk Wolfe, nám říká, že patří k normální populaci galaxií přítomných v raných dobách," řekl Neeleman. "Když naše nejnovější pozorování s ALMA překvapivě ukázaly, že se točí, uvědomili jsme si, že galaxie s rotujícím diskem nejsou tak vzácné, jak jsme si mysleli, a že by jich tam mělo být mnohem více."

& # 8220Toto pozorování ztělesňuje, jak je naše chápání vesmíru vylepšeno pokročilou citlivostí, kterou ALMA přináší radioastronomii, & # 8221 řekl Joe Pesce, ředitel astronomického programu v National Science Foundation, která financuje dalekohled. & # 8220ALMA nám umožňuje dělat nová, nečekaná zjištění téměř s každým pozorováním. & # 8221

National Radio Astronomy Observatory je zařízení Národní vědecké nadace provozované na základě dohody o spolupráci společností Associated Universities, Inc.

Kontakt pro média:
Iris Nijman
Správce zpráv a veřejných informací
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
[email protected]

Tento výzkum byl prezentován v příspěvku s názvem „Chladný, masivní, rotující disk 1,5 miliardy let po
Big Bang, ”autor Marcel Neeleman a zesilovač J. Xavier Prochaska et al., V časopise Příroda. DOI: 10.1038 / s41586-020-2276-r

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), mezinárodní astronomické zařízení, je partnerstvím Evropské organizace pro astronomický výzkum na jižní polokouli (ESO), US National Science Foundation (NSF) a National Institutes of Natural Sciences ( NINS) Japonska ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je financována ESO jménem jejích členských států, NSF ve spolupráci s National Research Council of Canada (NRC) a Ministerstvem pro vědu a technologii (MOST) a NINS ve spolupráci s Academia Sinica (AS) na Tchaj-wanu a Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Stavbu a provoz ALMA vede jménem ESO jménem svých členských států Národní radioastronomická observatoř (NRAO), kterou spravuje Associated Universities, Inc. (AUI), jménem Severní Ameriky a Národní astronomická observatoř Japonska (NAOJ) ) jménem východní Asie. Společná observatoř ALMA (JAO) zajišťuje jednotné vedení a řízení výstavby, uvádění do provozu a provozu ALMA.


Masivní disková galaxie by mohla změnit naše chápání toho, jak se galaxie rodí

Mohutná rotující disková galaxie, která se poprvé vytvořila jen 1,5 miliardy let po Velkém třesku, by mohla změnit naše chápání formování galaxií, tvrdí vědci v nové studii.

V tradičních modelech formování galaxií a podle moderní kosmologie jsou galaxie stavěny počínaje halomi temné hmoty. Postupem času tato halo přitáhlo plyny a materiál a nakonec vytvořilo plnohodnotné galaxie. Diskové galaxie, stejně jako naše vlastní Mléčná dráha, se formují s prominentními disky hvězd a plynu a předpokládá se, že jsou vytvářeny metodou známou jako formace galaxie „horkým režimem“, kde plyn klesá dovnitř směrem k centrální oblasti galaxie, kde se pak ochlazuje a kondenzuje .

Tento proces je považován za poměrně postupný a trvá dlouho. Ale nově objevená galaxie DLA0817g, přezdívaná „Wolfe Disk“, o které se vědci domnívají, že se vytvořila v raném vesmíru, naznačuje, že diskové galaxie by se mohly ve skutečnosti vytvořit docela rychle.

V nové studii vedené Marcelem Neelemanem z Max Planckova institutu pro astronomii v Německu vědci objevili Wolfe Disk pomocí ALMA, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array v Chile. Zjistili, že objekt byl velký, stabilní rotující disk, který se pohyboval v neuvěřitelných 70 miliardách hmotností našeho slunce.

V nových pozorováních se disk objevuje tak, jak to bylo, když byl vesmír starý jen 1,5 miliardy let, neboli 10% jeho současného věku. Disk vypadá extrémně masivní a stabilní pro něco tak mladého. Jak se tedy mohla tak masivní galaxie vytvořit tak rychle, tak brzy ve vesmíru?

Vědci naznačují, že galaxie mohla vzniknout procesem známým jako „narůstání za studena“. Myslí si, že plyn dopadající směrem ke středu galaxie byl ve skutečnosti studený, takže protože plyn nepotřeboval čas na ochlazení, když se blížil ke středu galaxie, disk byl schopen rychleji kondenzovat.

„Výsledek poskytuje cenné informace pro dnešní diskusi o tom, jak se formují galaxie,“ podle prohlášení z Institutu Maxe Plancka.

Astrofyzik Alfred Tiley však poznamenal v článku Nature News & amp Views doprovázejícím tuto studii, že tato zjištění vycházejí z jediné galaxie. Zdůraznil, že k ověření této hypotézy bude zapotřebí více podobných pozorování.

Tato práce byla zveřejněna ve středu (20. května) v časopise Nature.

Na omezenou dobu si můžete uzavřít digitální předplatné kteréhokoli z našich nejprodávanějších vědeckých časopisů za pouhé 2,38 $ měsíčně, nebo 45% slevu ze standardní ceny za první tři měsíce. Zobrazit nabídku

Připojte se k našim vesmírným fórům a mluvte o vesmíru o nejnovějších misích, noční obloze a dalších! A pokud máte zpravodajský tip, opravu nebo komentář, dejte nám vědět na: [email protected]

Několik dalších zpráv o této zajímavé galaxii s vysokým rudým posuvem a obtížnosti zapadající do modelu BB. https://phys.org/news/2020-05-alma-massive-rotating-disk-early.html
„Galaxie DLA0817g, přezdívaná Wolfe Disk po pozdním astronomovi Arthurovi M. Wolfe, je nejvzdálenější rotující disková galaxie, která byla kdy pozorována. Bezkonkurenční síla ALMA umožnila vidět tuto galaxii rotující rychlostí 170 mil (272 kilometrů) za sekundu, podobné naší Mléčné dráze. “

Poznamenávám, že otáčení rychlostí 272 km / s je podobné starším zprávám o měření rychlosti místního standardu odpočinku (LSR) Slunce v Mléčné dráze, velké místní rychlosti otáčení pro galaxii zjištěné ze správných pohybů: Důsledky pro hmotu mléčná dráha
To je zajímavé. Masivní rotující disk je výzvou pro kosmologický model BB, aby vysvětlil, jak se tyto galaxie v modelu BB vytvořily tak brzy. Beru na vědomí rudý posuv nebo z = 4,2603 podle odkazu uvedeného ve zprávě phys.org: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2276-y
„Očekává se, že se obrovské galaxie s masivním diskem, jako je Mléčná dráha, vytvoří v pozdních dobách v tradičních modelech formování galaxií1,2, ale nedávné numerické simulace naznačují, že by se takové galaxie mohly formovat již miliardu let po Velkém třesku pomocí narůstání chladu materiál a fúze3,4. Z pozorovacího hlediska bylo obtížné identifikovat diskové galaxie v emisích při vysokém červeném posunu5,6, aby bylo možné rozlišit mezi konkurenčními modely formování galaxií. Zde uvádíme obrazové snímky s rozlišením asi 1,3 kiloparseků ze 158 -mikrometrická emisní čára z jednotlivě ionizovaného uhlíku, prachové kontinuum ve vzdálené infračervené oblasti a emise kontinua v blízké ultrafialové oblasti z galaxie při červeném posuvu 4,2603, identifikovaná detekcí absorpce kvazarového světla. studený, zaprášený, rotující disk s rychlostí otáčení asi 272 kilometrů za sekundu. Detekce emise z oxidu uhelnatého v galaxii poskytne mo molekulová hmotnost, která odpovídá odhadu emisí ionizovaného uhlíku asi 72 miliard hmotností Slunce. Existence takové masivní, rotačně podporované, galaxie se studeným diskem, když byl Vesmír starý jen 1,5 miliardy let, upřednostňuje formování buď narůstáním za studeného režimu, nebo fúzí, ačkoli jeho velká rychlost otáčení a velký obsah studeného plynu se i nadále obtížně množí s většinou numerické simulace7,8. "

Pomocí kosmologických kalkulaček pro model BB je z = 4,2603 vzdálenost 12,276E + 9 světelného času od Země. Snižující se radiální vzdálenost je mnohem dále, http://www.astro.ucla.edu/

Cesta studeného plynu, kde plyn proudí podél kosmických vláken bez kolizí, je zajímavá. Tiley má pravdu, že tento výsledek není robustní, ale je třeba jej opakovat, ale z použité metody vyplývá, že tento typ galaxií by měl být běžný - k pozorování raných nekvasarových galaxií absorbovaným světlem museli používat kvazarové galaxie na pozadí a byly jen do 6 našlo kandidáty galaxií, když našli disk Wolfe.

Neznám distribuci v rotačních křivkách galaxií, ale vzhledem k jejich podobným dějinám formování - plynové mraky proudící podél galaktických vláken - jsou zvláštní rychlosti galaxie (pokud se počítá s expanzí) téměř stejné. Jedná se o podobný jev jako hvězdy vrhající Mléčnou dráhu díky rotaci, relativně málo hvězd je urychlováno záběry gravitačních praku.

O rotaci disku rozhoduje rotace asi jednoho řádu masivnější halo temné hmoty, do kterého je vloženo, ale ve stejném poloměru - Wolfeho disk

10 ^ (11-12) hvězd - pak bych očekával přibližně stejnou rychlost otáčení.

Zdá se, že historie galaxií je omezována tokem kosmického vlákna, takže začínají plynem rotujícím s osou rotace rovnoběžnou s „úzkou“ osou vlákna a rotací, kterou určuje odhad poloměru vlákna. Opět platí, že s poměrně úzkým rozložením šířky vlákna následuje úzké rozložení otáčení. Jak galaxie proudí směrem k uzlům vlákna a vlákno se zužuje v důsledku tohoto hromadného přerozdělování a v důsledku gravitačního shlukování uvnitř, kolidují a osy rotace se převracejí, aby byly kolmé k ose vlákna. Mléčná dráha IIRC, která je relativně klidná - zaznamenala fúze, ale má střední míru tvorby hvězd a středně klidnou superhmotnou černou díru - je mezi těmito dvěma státy (není převrácené proti převrácené). Za předpokladu náhodných kolizí bych očekával mírné rozšíření rotačního rozložení.

Myslím, že problém je v tom, že je třeba počítat s cestou studeného plynu. Ale bylo to hotové, chápu to:

„Moderní simulace formování struktury využívají superpočítače ke sledování temné hmoty a plynu po miliardy let po velkém třesku. Ve skutečnosti vytvářejí virtuální vesmír založený na známých fyzikálních zákonech, který umožňuje vědcům analyzovat všechny fáze kosmického vývoj.

Dvě nedávné simulace, menší simulace Auriga galaxií podobných Mléčné dráze a rozsáhlá podrobná simulace TNG50, otevřely možnost alternativního způsobu formování: Již studený plyn proudící do galaxií, sledující vlákna Síť temné hmoty, vyhýbající se srážkám, které by zahřívaly plyn, umožňuje vznik hmotných diskových galaxií v mnohem dřívějších dobách než scénář srážky a chlazení. “

Několik poznámek, které mi pomohly objasnit, co vidím ve zprávě. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2276-y, ". Existence takové masivní, rotačně podporované, studené diskové galaxie, když byl Vesmír starý jen 1,5 miliardy let, upřednostňuje formování prostřednictvím obou studených - narůstání nebo slučování režimu, i když jeho velká rychlost otáčení a velký obsah studeného plynu je stále obtížné reprodukovat pomocí většiny numerických simulací7,8. “

V počítačových simulacích stále existují problémy, které by vysvětlovaly tak velké rychlosti rotace hlášené pro galaxii se z = 4,2603 otáčející se rychlostí přibližně 270 km / s. Máme zprávy, které ukazují, že temná hmota má problémy s Mléčnou dráhou, počet trpasličích galaxií se počítá v počítačových simulacích. „Skupinové“ galaxie obíhající kolem Mléčné dráhy nám vyprávějí o temné hmotě, o tom, jak se formovala galaxie. “Vědci také získali informace o haloch temné hmoty, které obklopují tyto galaxie, a také předpověď, že by naše domovská galaxie měla obsahovat dalších 100 nebo takže velmi slabé satelitní galaxie čekají na objev. “

Můj komentář - * čeká na objevení *. Máme také další zprávu o DM, která ukazuje, že DM nyní zjevně vstupuje do krizové fáze. Mléčná dráha signalizuje temnou hmotu v pochybnostech po kontroverzních novinách „Existenciální krize“ „Víme, že tam je, ale nevíme, co to je: tato neviditelná látka je temná hmota. Vědci si jsou docela jisti, že dominuje kosmu, přesto přísady jsou nejasné. “ Nyní je přezkoumáván skalární model DM, Hledání skalární temné hmoty pomocí kompaktních mechanických rezonátorů
„Vědci předpokládají, že ultralehká temná hmota je extrémně lehká, dokonce lehčí než neutrina. Pokud by takové částice temné hmoty existovaly, jejich hustota by byla tak velká, že by bylo lépe na ně pohlížet jako na tekutinu, která prostupuje galaxii, což by na normální hmotu způsobovalo vlnovité narušení „Hypotéza ultralehké temné hmoty je motivována scénáři teorie strun a navíc by mohla vysvětlit některé záhadné nesrovnalosti mezi předpovědi prozaičtějších temných molekul a distribucí temné hmoty v galaktických měřítcích,“ Daniel Grin, další výzkumník podílející se na Celkově nedávná studie, kterou provedli Singh, Manley, Grin, Wilson a jejich kolegové, zdůrazňuje potenciál nejmodernějších mechanických systémů v měřítku cm pro detekci temné hmoty v dříve neprozkoumaných režimy s hmotností jednotlivých částic v rozmezí od 10 ^ -48 kg do 10 ^ -42 kg. V budoucnu by tak tyto rezonátory mohly hrát klíčovou roli při hledání temné hmoty zejména v ultralehkém režimu. ““

Moje pozorování. Je třeba zdůraznit, že bez DM model BB nedokáže vytvořit strukturu ve vesmíru, jak se rozpíná, tedy žádné galaxie, žádné hvězdy, žádné planety. Aby simulace fungovaly, jsou počítačové simulace využívající jakoukoli formu DM závislé na tomto kritickém vstupním parametru. V současné době zůstává jasná identifikace toho, co DM je (za předpokladu, že existuje), v kosmologii stále výzvou. Když používám své dalekohledy ke studiu galilejských měsíců pohybujících se kolem Jupiteru, DM není viditelný ani nemění jejich oběžné dráhy u Jupitera :)

Několik poznámek, které mi pomohly objasnit, co vidím ve zprávě. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2276-y, ". Existence takové masivní, rotačně podporované, studené diskové galaxie, když byl Vesmír starý jen 1,5 miliardy let, upřednostňuje formování prostřednictvím obou studených - narůstání nebo slučování režimu, i když jeho velká rychlost otáčení a velký obsah studeného plynu je stále obtížné reprodukovat pomocí většiny numerických simulací7,8. “

V počítačových simulacích stále existují problémy, které by vysvětlovaly tak velké rychlosti rotace hlášené pro galaxii se z = 4,2603 otáčející se rychlostí přibližně 270 km / s. Máme zprávy, které ukazují, že temná hmota má problémy s Mléčnou dráhou, počet trpasličích galaxií se počítá v počítačových simulacích. „Skupinové“ galaxie obíhající kolem Mléčné dráhy nám vyprávějí o temné hmotě, o tom, jak se formovala galaxie. “Vědci také získali informace o haloch temné hmoty, které obklopují tyto galaxie, a také předpověď, že by naše domovská galaxie měla obsahovat dalších 100 nebo takže velmi slabé satelitní galaxie čekají na objev. “

Můj komentář - * čeká na objevení *. Máme také další zprávu o DM, která ukazuje, že DM nyní zjevně vstupuje do krizové fáze. Mléčná dráha signalizuje temnou hmotu v pochybnostech po kontroverzních novinách „Existenciální krize“ „Víme, že tam je, ale nevíme, co to je: tato neviditelná látka je temná hmota. Vědci si jsou docela jisti, že dominuje kosmu, přesto přísady jsou nejasné. “ Nyní je přezkoumáván skalární model DM, Hledání skalární temné hmoty pomocí kompaktních mechanických rezonátorů
„Vědci předpokládají, že ultralehká temná hmota je extrémně lehká, dokonce lehčí než neutrina. Pokud by takové částice temné hmoty existovaly, jejich hustota by byla tak velká, že by bylo lépe na ně pohlížet jako na tekutinu, která prostupuje galaxii, což by na normální hmotu způsobovalo vlnovité narušení „Hypotéza ultralehké temné hmoty je motivována scénáři teorie strun a navíc by mohla vysvětlit některé záhadné nesrovnalosti mezi předpovědi prozaičtějších temných molekul a distribucí temné hmoty v galaktických měřítcích,“ Daniel Grin, další výzkumník podílející se na Celkově nedávná studie, kterou provedli Singh, Manley, Grin, Wilson a jejich kolegové, zdůrazňuje potenciál nejmodernějších mechanických systémů v měřítku cm pro detekci temné hmoty v dříve neprozkoumaných režimy s hmotností jednotlivých částic v rozmezí od 10 ^ -48 kg do 10 ^ -42 kg. V budoucnu by tak tyto rezonátory mohly hrát klíčovou roli při hledání temné hmoty zejména v ultralehkém režimu. ““

Moje pozorování. Je třeba zdůraznit, že bez DM model BB nedokáže vytvořit strukturu ve vesmíru, jak se rozpíná, tedy žádné galaxie, žádné hvězdy, žádné planety. Aby simulace fungovaly, jsou počítačové simulace využívající jakoukoli formu DM závislé na tomto kritickém vstupním parametru. V současné době zůstává jasná identifikace toho, co DM je (za předpokladu, že existuje), v kosmologii stále výzvou. Když používám své dalekohledy ke studiu galilejských měsíců pohybujících se kolem Jupiteru, DM není viditelný ani nemění jejich oběžné dráhy u Jupitera :)

Neznám dostatečně kosmické simulace, abych věděl, jestli mají problémy se statistikami - mohou vidět velké disky, ale možná ne tak brzy a / nebo tak často, jak nyní naznačují pozorování - ale poznamenávám, že pořadí objevu bylo simulace objevily narůstání studeného režimu před pozorováním. Studie o galaxiích a hvězdách jsou koneckonců novou hranicí výzkumu po inflaci, stejně jako temná energie a temná hmota se staly nejlepší teorií tam venku http://www.sciencemag.org/news/2018/05/galaxy-simulation-are -poslední shoda-realita-a-produkce-překvapivé-postřehy-kosmické].

Snad dosud největší lekce simulací není v tom, že by vědci museli revidovat svou zastřešující teorii kosmologie, ale spíše v tom, že v jejich chápání astrofyziky v menším měřítku číhají problémy. Springel říká, že jejich teorie formování hvězd je obzvláště nedostatečná. Aby mohli produkovat realistické galaxie, musí modeláři drasticky snížit rychlost, jakou mraky plynu tvoří hvězdy z toho, co astrofyzici očekávají, říká. „Molekulární mraky v podstatě tvoří hvězdy stokrát pomaleji, než byste si mysleli,“ říká.

S největší pravděpodobností příznaky formování hvězd, protože zpětné vazby od supernov a supermasivních černých děr vytlačují plyn z galaxie. Bohužel jsou tyto procesy příliš malé na to, aby se daly vyřešit v simulacích. Když modeláři ukládají energii supernovy do většího prvku mřížky, moc se toho neděje: Místo generování větru energie jen vyzařuje. Podobně vědci nemohou simulovat vhodný způsob, jakým se černé díry živí plynem a vyzařují rentgenové záření. Chcete-li zachytit tyto klíčové kousky astrofyziky, musí se modeláři spolehnout na recepty subgridů ad hoc, které vyladí ručně.

Simulátory doufají, že takové hrubé předpoklady nahradí modely pevněji založenými na fyzice. Doufají, že k tomu využijí pomoc astrofyziků pracujících na mnohem jemněji vyřešených modelech, které simulují vznik hvězd z molekulárních mračen širokých jen několik světelných let a dokonce i vývoj jednotlivých hvězd. Tyto menší modely jsou samy o sobě nedokončenými pracemi. Například astrofyzici, kteří modelují exploze supernov, stále bojují za to, aby jejich virtuální hvězdné časové bomby vybuchly.

Eve Ostrikerová, astrofyzička z Princetonské univerzity, která modeluje mezihvězdný plyn, nicméně říká, že touží pomoci postavit simulace galaxií na pevnější základnu. „Mým zájmem je nahradit ladění nějakou fyzikou a říci:„ Dobře, tak to je, žádné ladění není povoleno, “říká. Doufají, že budou výsledky různých velikostí spojeny dohromady způsobem, který minimalizuje potřebu faktorových faktorů, říkají vědci. „To, co chcete, je obrázek, který je souvisle sešívaný v celé škále měřítek,“ říká Hopkins.

Někteří vědci nakonec prostřednictvím pozorování a simulací stále doufají, že vyvinou jednotný příběh, který by vysvětlil, jak každá galaxie získává svůj tvar a vlastnosti. Při zaujetí extrémní polohy Faber předpovídá, že všechny galaxie budou nakonec tříděny a vysvětleny pouze dvěma parametry: hmotou a poloměrem. „Existuje zákon o galaxii, který teprve nyní objevujeme, což usnadňuje jeho postup.“

Ale mnoho modelářů galaxií věří, že recepty budou vždy komplikované a nejisté. Tvorba galaxií může být jako počasí, které díky své chaotické povaze udržuje přesné předpovědi navždy mimo dosah, říká Springel. „Trochu mě znepokojuje, že pochopíme celkový obraz, ale nikdy nebudeme rozumět podrobnostem,“ říká. V takovém případě může rostoucí realita simulací galaxií sloužit pouze ke zdůraznění základní složitosti vesmíru.

Odkaz, na který směřujete na satelitních galaxiích, a parametry temné hmoty, které můžeme získat z pozorování satelitů Mléčné dráhy, bych považoval za ukázku, že máme menší problémy zejména s Mléčnou dráhou a obecně s temnou hmotou. Potvrzují naše chápání obou. A jako přímé odmítnutí poněkud „měsíčního výstřelu“ pokračovalo hledání skalární, axionové hmoty, temné hmoty, na kterou odkazujete, jaksi obecně řečeno o temné hmotě. Tyto částice jsou v teorii strun přirozené, ale neviditelné, protože temná hmota by byla „fuzzy“ a podobná vlnám, nikoli studená a jako částice https://scitechdaily.com/is-dark-matter-warm-cold-or-fuzzy-new -simulation-provide-intriging-insights /].


Simulace vzniku rané galaxie ve třech scénářích temné hmoty. Ve vesmíru naplněném studenou temnou hmotou by se časné galaxie nejprve formovaly v jasných haloch (zcela vlevo). Pokud je temná hmota místo toho teplá, galaxie by se formovaly nejprve v dlouhých vláknech podobných ocasu (uprostřed). Fuzzy temná hmota by produkovala podobná vlákna, i když pruhovaná (zcela vpravo), jako struny harfy. Uznání: Obrázek s laskavým svolením výzkumníků
Množství temné hmoty rozprostřené v celé sluneční soustavě má ​​v průměru hmotnost asteroidů, která se pravděpodobně usadila uvnitř Slunce, aby mohla nabootovat. Proč byste čekali, že to uvidíte gravitačně? https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/03/24/ask-ethan-if-dark-matter-is-everywhere-why-havent-we-detected-it-in-our-solar- Systém/ ]

Protože známe hmotnost Mléčné dráhy, relativní hustoty normální a temné hmoty a máme simulace, které nám říkají, jak by se hustota temné hmoty měla chovat, můžeme přijít s několika velmi dobrými odhady. Když provedete tyto výpočty, zjistíte, že na oběžné dráze Země by mělo být cítit asi 10 ^ 13 kg temné hmoty, zatímco kolem 10 ^ 17 kg by planeta jako Neptun cítila.

Ale tyto hodnoty jsou malé ve srovnání s ostatními hromadami následků! Slunce má hmotnost 2 × 10 ^ 30 kg, zatímco Země je spíš 6 × 10 ^ 24 kg. Hodnoty, jako jsme přišli, v rozmezí 10 ^ 13 - 10 ^ 17 kg, jsou hmotou jediného skromného asteroidu. Jednoho dne můžeme sluneční soustavě rozumět natolik dobře, že takové malé rozdíly budou detekovatelné, ale právě teď od toho máme dobrý faktor 100 000+.

Zajímavé informace od Torbjorna. Článek citovaný na podporu znalosti množství temné hmoty, která obklopuje a ovlivňuje naši sluneční soustavu, říká velmi jasně: „Protože známe hmotnost Mléčné dráhy, relativní hustoty normální a temné hmoty a máme simulace, které nám říkají, jak hustota temné hmoty by se měla chovat, můžeme přijít s několika velmi dobrými odhady. Když provedete tyto výpočty, zjistíte, že by oběžná dráha Země měla pocítit asi 10 ^ 13 kg temné hmoty, zatímco asi 10 ^ 17 kg by být pociťován planetou jako Neptun. “Problémem je, že model DM pro Mléčnou dráhu ukazuje dalších 100 trpasličích galaxií, které by měly být poblíž Mléčné dráhy a zatím nejsou identifikovány. To znamená, že * výpočty * nárokované na DM ve sluneční soustavě jsou podezřelé.

Torbjornův výrok o Slunci: „Množství temné hmoty rozprostřené v celé sluneční soustavě má ​​v průměru hmotnost asteroidů, která se pravděpodobně usadila uvnitř Slunce a nabootovala.“

V modelu BB existují skutečně možné temné hvězdy, Temné hvězdy: recenze „Abstrakt Temné hvězdy jsou hvězdné objekty vyrobené (téměř úplně) z vodíku a hélia, ale poháněné spíše teplem zničení temné hmoty, než fúzí. jsou v hydrostatické a tepelné rovnováze, ale s neobvyklým zdrojem energie. Slabě interagující masivní částice (WIMP), mezi nejlepšími kandidáty na temnou hmotu, mohou být jejich vlastní antihmotou a mohou zničit uvnitř hvězdy, čímž poskytují zdroj tepla. matter constitutes only ≲ 0.1% of the stellar mass, this amount is sufficient to power the star for millions to billions of years. Thus, the first phase of stellar evolution in the history of the Universe may have been dark stars."

DM in the Sun could perhaps, change stellar evolution theory and the EOS for p-p chain fusion in the Sun. We also have current efforts to observe and document DM on Earth, so far nothing identified showing DM, https://www.space.com/hunting-dark-matter-inside-earth.html There is the problem of the long age rotation of the solar system in the galaxy and capture or ejection of DM from the solar system over the long rotation history. Consider the Sun must complete about 18-20 galactic rotations based upon the radiometric age of meteorites used. There will be periods of DM capture or possible ejection that can alter the amount of DM claimed by some calculations used to show we should not see DM at Jupiter's Galilean moons today. Capture and Ejection of Dark Matter by the Solar System, Comments on recent work on dark-matter capture in the Solar System
So here is my view on the subject. So far, all efforts to identify what DM is have failed, both near and far. The computer simulations use of DM is a free parameter that can be adjusted as needed to get the output desired. I think computer simulations with free parameters should be clearly pointed out to the public in reports and the consequence of DM failing to be identified and what happens to the simulations if DM is not real. The BB model collapses. Thus, much is at stake here it seems to me---Rod

FYI. The information presented about DM in the solar system in this thread to support the BB cosmology model I find biased and not an objective comment - "The amount of dark matter spread out in the whole solar system averages an asteroid mass worth, much likely settled inside the Sun to boot. Why would you expect to see that gravitationally? https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/03/24/ask-ethan-if-dark-matter-is-everywhere-why-havent-we-detected-it-in-our-solar-system/ "

Here is an example of an objective and more accurate report on DM in the solar system, Measuring the local Dark Matter density in the laboratory I note this from the arxiv report. "Introduction. - A self-gravitating fluid that does not emit or absorb radiation at any observable wavelength, Dark Matter (DM) is the only coherent explanation for a number of otherwise anomalous phenomena . While the evidence for the existence of DM in the Universe and in our own galaxy is compelling, there is no direct indication of the presence of DM within a sphere of radius about one parsec around the Sun . More specifically, there is no astronomical tracer that can currently be used to directly probe the DM contribution to the Milky Way gravitational potential with sub-parsec resolution . Consequently, any statement about the properties of the DM flux through our planet relies heavily on the extrapolation of DM density estimates performed on much larger scales. Each of these methods comes with its own limitations as well systematic and statistical errors . "


‘Cold Neptunes’ are Common, New Study Says

A new statistical study of exoplanets found by an innovative technique called gravitational microlensing suggests that so-called ‘cold Neptunes’ are likely the most common type of planet to form in the icy outer regions of extrasolar planetary systems.

Neptune-mass planets like the one shown in this artist’s rendering may be the most common in the icy regions of planetary systems beyond a certain distance from a young star, water and other substances remain frozen, leading to an abundant population of icy objects that can collide and form the cores of new planets in the foreground, an icy body left over from this period drifts past the planet. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center / Francis Reddy.

Gravitational microlensing takes advantage of the light-bending effects of massive objects predicted by Einstein’s general theory of relativity. It occurs when a foreground star, the lens, randomly aligns with a distant background star, the source, as seen from our planet.

As the lensing star drifts along in its orbit around the galaxy, the alignment shifts over days to weeks, changing the apparent brightness of the source.

The precise pattern of these changes provides astronomers with clues about the nature of the lensing star, including any planets it may host.

“We mainly determine the mass ratio of the planet to the host star and their separation,” said Dr. David Bennett, an astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center and the University of Notre Dame and co-author of the study, published in the Astrofyzikální deník.

“For about 40% of microlensing planets, we can determine the mass of the host star and therefore the mass of the planet.”

More than 50 exoplanets have been discovered using microlensing compared to thousands detected by other techniques, such as detecting the motion or dimming of a host star caused by the presence of planets.

Because the necessary alignments between stars are rare and occur randomly, astronomers must monitor millions of stars for the tell-tale brightness changes that signal a microlensing event.

However, microlensing holds great potential. It can detect planets hundreds of times more distant than most other methods, allowing astronomers to investigate a broad swath of our Milky Way galaxy.

The technique can locate exoplanets at smaller masses and greater distances from their host stars, and it’s sensitive enough to find planets floating through the galaxy on their own, unbound to stars.

This graph plots 4,769 exoplanets and planet candidates according to their masses and relative distances from the snow line, the point where water and other materials freeze solid (vertical cyan line) gravitational microlensing is particularly sensitive to planets in this region planets are shaded according to the discovery technique listed at right masses for unconfirmed planetary candidates from NASA’s Kepler mission are calculated based on their sizes for comparison, the graph also includes the planets of our Solar System. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center.

“We’ve found the apparent sweet spot in the sizes of cold planets,” said study lead author Dr. Daisuke Suzuki, a researcher at NASA’s Goddard Space Flight Center and the University of Maryland Baltimore County.

“Contrary to some theoretical predictions, we infer from current detections that the most numerous have masses similar to Neptune, and there doesn’t seem to be the expected increase in number at lower masses.”

“We conclude that Neptune-mass planets in these outer orbits are about 10 times more common than Jupiter-mass planets in Jupiter-like orbits.”

From 2007 to 2012, the Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) collaboration issued 3,300 alerts informing the astronomical community about ongoing microlensing events.

Dr. Bennett, Dr. Suzuki and their colleagues identified 1,474 microlensing events, with 22 displaying clear planetary signals. This includes four planets that were never previously reported.

To study these events in greater detail, the astronomers included data from the other major microlensing project operating over the same period, the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), as well as additional observations from other projects designed to follow up on MOA and OGLE alerts.

From this information, the authors determined the frequency of planets compared to the mass ratio of the planet and star as well as the distances between them.

For a typical planet-hosting star with about 60% the Sun’s mass, the typical microlensing planet is a world between 10 and 40 times Earth’s mass. For comparison, Neptune in our own Solar System has the equivalent mass of 17 Earths.

The results imply that cold Neptune-mass worlds are likely to be the most common types of planets beyond the so-called snow line, the point where water remained frozen during planetary formation.

In our Solar System, the snow line is thought to have been located at about 2.7 times Earth’s mean distance from the Sun, placing it in the middle of the main asteroid belt today.

“Beyond the snow line, materials that were gaseous closer to the star condense into solid bodies, increasing the amount of material available to start the planet-building process,” Dr. Suzuki said.

“This is where we think planetary formation was most efficient, and it’s also the region where microlensing is most sensitive.”

D. Suzuki et al. 2016. The Exoplanet Mass-Ratio Function from the MOA-II Survey: Discovery of a Break and Likely Peak at a Neptune Mass. ApJ 833, 145 doi: 10.3847/1538-4357/833/2/145


Dark Matter in the Universe

III.A.1 Radio and Far-Infrared (FIR) Observations

Neutral and molecular hydrogen (H I and H2), form only a small component of the total mass of the galactic system. Both 21-cm and CO (millimeter) observations can only account for about one-third of the total galactic mass being in the form of diffuse or cloud matter. The IRAS satellite, which performed an all-sky survey between 12 and 100 μm, did not find a significant population of optically unseen but FIR bright point sources in the galaxy. Instead, it showed that the emission from dust in the diffuse interstellar medium is consistent with the amount of neutral gas present in the plane and that there is not a very sizable component of the galaxy at high-galactic latitude. This severely constrains conventional explanations for the DM since any object would come into equilibrium at temperatures of the same order as an interstellar grain and would likely be seen by the IRAS satellite observations. As we mentioned, however, spectra obtained with ISO show diffuse molecular gas in unexpectedly large abundance in spirals.


How cold can you go? Cooler tested for NASA telescope

Technicians inspect the cooler for the Mid-Infrared Instrument, or MIRI, part of NASA's James Webb Space Telescope. Uznání: NASA / JPL-Caltech

A first-of-its-kind cooler for NASA's James Webb Space Telescope, scheduled to launch in 2018, has completed testing at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.

About the size of a household fridge, this cooler has a far more important role than chilling sodas and snacks. It is key to catching faint whispers of light from the very first stars born in our universe billions of years ago. The cooler will chill one of the Webb telescope's four instruments, called the Mid-Infrared Instrument, or MIRI, which will also study other stars, exoplanets and galaxies.

"When did stars start looking like they do today?" asks Michael Ressler, project scientist for the U.S. portion of the MIRI instrument at JPL. "MIRI will help us narrow in on the era of first light."

On May 24, MIRI's cooler officially passed its pre-ship review. Its main portion, called the cryocooler compressor assembly, was shipped May 26 to its next destination: the Northrop Grumman Aerospace Systems facility in Redondo Beach, California. There, the cooler will be united with the body of the Webb spacecraft. The MIRI instrument itself is currently at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, where it is part of the integrated telescope and instruments. Eventually, those components will make their way to Northrop Grumman too, where the whole observatory will come together in preparation for its momentous 2018 launch.

"We fully expect that the MIRI will open up a whole new territory of astronomy, enabled by this cooler," said John Mather, Webb's lead project scientist and Nobel laureate at NASA Goddard.

MIRI is a joint project of Europe and the United States, with the U.S. portion being managed by JPL. The MIRI cooler was developed by Northrop Grumman, and then later sent to JPL for testing to demonstrate its performance and verify its readiness for spaceflight. The Webb telescope mission itself is managed by NASA Goddard.

MIRI will be the coldest instrument onboard the telescope, operating at beyond-frostbite temperatures of no more than 6.7 degrees above absolute zero, or minus 448 degrees Fahrenheit. Why so cold? MIRI sees what is known as mid-infrared light, which is given off by objects at around room temperature. Desks, people and the air we breathe, for example, are aglow with mid-infrared light that we can't see with our eyes. Specialized instruments like MIRI are designed to pick up this mid-infrared glow, but they must be chilled to avoid background infrared light that can drown out what astronomers want to see.

By comparison, Webb's three other science instruments, which record near-infrared light, all need to be cold too, but not as cold. The telescope optics and near-infrared instruments passively reach temperatures of around 40 degrees above absolute zero, i.e., 40 Kelvin, which is about minus 388 degrees Fahrenheit, by simply being in the shade of the observatory's tennis court-sized sunshield.

This image shows the cooling device for the Mid-Infrared Instrument, or MIRI, one of the James Webb Space Telescope's four instruments. Uznání: NASA / JPL-Caltech

"The instrument has to be cold enough to not detect itself," said Ressler, explaining that the instrument gives off its own heat. Moreover, MIRI's mid-infrared detectors, which convert light into electrical signals the way a camera chip inside a cell phone does to take photos, need to be chilled to less than 7 degrees above absolute zero to even work right.

Other infrared telescopes, such as NASA's Spitzer Space Telescope and Wide-field Infrared Survey Telescope (WISE), used thermos-bottle-like coolers filled with coolants, such as liquid helium and solid hydrogen, to chill their instruments. But those systems can be large and heavier to launch. Their biggest downside is that they have finite lifetimes, warming up when their coolants run out.

MIRI started out with a design like this, but was later changed to an active cooling system, which works more like a common refrigerator. The MIRI cooler, also called a cryocooler, can chill the instrument without the need for a consumable coolant.

"You can cool drinks with an ice chest full of ice, or you can put them in a fridge," said Konstantin Penanen, the cryocooler delivery manager at JPL. "Our cryocooler is equivalent to the fridge option." The ice in the ice chest eventually melts and then the drinks inside warm up, but the fridge uses electricity to keep things cool indefinitely.

The basic principle of active cooling is to compress a gas, then let it expand—a process that cools the gas. The same thing happens in refrigerators and air conditioners, which are heat pumps that move heat from a colder place to a warmer place, in reverse of what occurs naturally. A gas or "refrigerant" is compressed by a pump, then allowed to expand where you want the cooling to happen. The process of expansion absorbs heat, and the expanded gas is pumped away and its absorbed heat is dumped away by a radiator. The gas is then recycled and recompressed and the process begins anew. Active cooling on the Webb telescope is much more complicated than a household refrigerator.

To avoid excess heat and vibrations affecting MIRI, the Webb telescope's designers had to place the majority of the cooler behind the telescope's massive sunshield. Webb's telescope and main instrument module are protected from the heat of the sun by a shade about as big as a tennis court. With the pumping portion of the cooler on the other side of the shield, a pair of refrigerant lines—one feed line and one return line, each roughly one-sixteenth of an inch in diameter—are used to connect it to MIRI. In total, the cooling system involves roughly 67 feet (20 meters) worth of the thin tubing that snakes delicately throughout the observatory, carrying the recirculating helium coolant.

"There's nothing quite like this," said Kalyani Sukhatme, the instrument's U.S. project manager at JPL. "One of the complexities of this system is how distributed it is."

The MIRI cooling system has four stages, chilling gas down successively to lower and lower temperatures. The first three stages make up the majority of the cooler and take place in the cold compressor assembly—the largest portion of the cooler. That compressor, as well as its controlling electronics, recently passed cold and vibration tests at JPL. Engineers first fitted the compressor and their electronics into a special cold chamber and tested it, then they vibrated the compressor to mimic the effects of a rocket launch, and finally tested it once again in the cold chamber, checking-out its full range of performance.

The results showed that the device is twice as efficient as required. "If a lot of extra unanticipated heat is generated by the telescope, we can take care of it," said Sukhatme.


What happens when galaxies collide?

Galactic collisions are a fairly frequent occurrence in deep space and our Milky Way is no exception.

Approximately four billion years from now the neighbouring Andromeda galaxy will crash into the Milky Way.

Thankfully, the space in-between individual planets and stars is too great for any bodies to collide.

But the collisions will have a profound effect on the shape and movement of the galaxies.

When two spiral galaxies collide, for instance, they can end up creating an elliptical galaxy.

The galactic merger can also trigger the birth of new stars thanks to stellar gas and dust mixing in the presence of gravity.

Trendy


Experimental detection

Because WIMPs may only interact through gravitational and weak forces, they are extremely difficult to detect. However, there are many experiments underway to attempt to detect WIMPs both directly and indirectly. Přímá detekce refers to the observation of the effects of a WIMP-nucleus collision as the dark matter passes through a detector in an Earth laboratory. Indirect detection refers to the observation of annihilation or decay products of WIMPs far away from Earth.

Indirect detection efforts typically focus on locations where WIMP dark matter is thought to accumulate the most: in the centers of galaxies and galaxy clusters, as well as in the smaller satellite galaxies of the Milky Way. These are particularly useful since they tend to contain very little baryonic matter, reducing the expected background from standard astrophysical processes. Typical indirect searches look for excess gamma rays, which are predicted both as final-state products of annihilation, or are produced as charged particles interact with ambient radiation via inverse Compton scattering. The spectrum and intensity of a gamma ray signal depends on the annihilation products, and must be computed on a model-by-model basis. Experiments that have placed bounds on WIMP annihilation, via the non-observation of an annihilation signal, include the Fermi-LAT gamma ray telescope and the VERITAS ground-based gamma ray observatory. Although the annihilation of WIMPs into standard model particles also predicts the production of high-energy neutrinos, their interaction rate is too low to reliably detect a dark matter signal at present. Future observations from the IceCube observatory in Antarctica may be able to differentiate WIMP-produced neutrinos from standard astrophysical neutrinos however, at present, only 37 cosmological neutrinos have been observed, making such a distinction impossible.

Another type of indirect WIMP signal could come from the Sun. Halo WIMPs may, as they pass through the Sun, interact with solar protons, helium nuclei as well as heavier elements. If a WIMP loses enough energy in such an interaction to fall below the local escape velocity, it would not have enough energy to escape the gravitational pull of the Sun and would remain gravitationally bound. As more and more WIMPs thermalize inside the Sun, they begin to annihilate with each other, forming a variety of particles, including high-energy neutrinos. These neutrinos may then travel to the Earth to be detected in one of the many neutrino telescopes, such as the Super-Kamiokande detector in Japan. The number of neutrino events detected per day at these detectors depends on the properties of the WIMP, as well as on the mass of the Higgs boson. Similar experiments are underway to detect neutrinos from WIMP annihilations within the Earth and from within the galactic center.

While most WIMP models indicate that a large enough number of WIMPs must be captured in large celestial bodies for these experiments to succeed, it remains possible that these models are either incorrect or only explain part of the dark matter phenomenon. Thus, even with the multiple experiments dedicated to providing indirect evidence for the existence of cold dark matter, direct detection measurements are also necessary to solidify the theory of WIMPs.

Although most WIMPs encountering the Sun or the Earth are expected to pass through without any effect, it is hoped that a large number of dark matter WIMPs crossing a sufficiently large detector will interact often enough to be seen—at least a few events per year. The general strategy of current attempts to detect WIMPs is to find very sensitive systems that can be scaled up to large volumes. This follows the lessons learned from the history of the discovery and (by now) routine detection of the neutrino.

CDMS parameter space excluded as of 2004. DAMA result is located in green area and is disallowed.

Cryogenic crystal detectors

A technique used by the Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) detector at the Soudan Mine relies on multiple very cold germanium and silicon crystals. The crystals (each about the size of a hockey puck) are cooled to about 50 mK. A layer of metal (aluminium and tungsten) at the surfaces is used to detect a WIMP passing through the crystal. This design hopes to detect vibrations in the crystal matrix generated by an atom being "kicked" by a WIMP. The tungsten transition edge sensors (TES) are held at the critical temperature so they are in the superconducting state. Large crystal vibrations will generate heat in the metal and are detectable because of a change in resistance. CRESST, CoGeNT, and EDELWEISS run similar setups.

Noble gas scintillators

Another way of detecting atoms "knocked about" by a WIMP is to use scintillating material, so that light pulses are generated by the moving atom and detected, often with PMTs. Experiments such as DEAP at SNOLAB, DarkSide, or WARP at the LNGS plan to instrument a very large target mass of liquid argon for sensitive WIMP searches. ZEPLIN, and XENON used xenon to exclude WIMPs at higher sensitivity until superseded in sensitivity by LUX in 2013. Larger ton-scale expansions of these xenon detectors have been approved for construction. PandaX is also using xenon. Neon may used in future studies.

Crystal scintillators

Instead of a liquid noble gas, an in principle simpler approach is the use of a scintillating crystal such as NaI(Tl). This approach is taken by DAMA/LIBRA, an experiment that observed an annular modulation of the signal consistent with WIMP detection (see #Recent Limits). Several experiments are attempting to replicate those results, including ANAIS and DM-Ice, which is codeploying NaI crystals with the IceCube detector at the South Pole. KIMS is approaching the same problem using CsI(Tl) as a scintillator.

Bubble chambers

The PICASSO (Project In Canada to Search for Supersymmetric Objects) experiment is a direct dark matter search experiment that is located at SNOLAB in Canada. It uses bubble detectors with Freon as the active mass. PICASSO is predominantly sensitive to spin-dependent interactions of WIMPs with the fluorine atoms in the Freon. COUPP, a similar experiment using trifluoroiodomethane(CF3I), published limits for mass above 20 GeV in 2011.

A bubble detector is a radiation sensitive device that uses small droplets of superheated liquid that are suspended in a gel matrix. It uses the principle of a bubble chamber but, since only the small droplets can undergo a phase transition at a time, the detector can stay active for much longer periods.When enough energy is deposited in a droplet by ionizing radiation, the superheated droplet becomes a gas bubble. The bubble development is accompanied by an acoustic shock wave that is picked up by piezo-electric sensors. The main advantage of the bubble detector technique is that the detector is almost insensitive to background radiation. The detector sensitivity can be adjusted by changing the temperature, typically operated between 15 °C and 55 °C. There is another similar experiment using this technique in Europe called SIMPLE.

PICASSO reports results (November 2009) for spin-dependent WIMP interactions on 19 F, for masses of 24 Gev new stringent limits have been obtained on the spin-dependent cross section of 13.9 pb (90% CL). The obtained limits restrict recent interpretations of the DAMA/LIBRA annual modulation effect in terms of spin dependent interactions.

PICO is an expansion of the concept planned in 2015.

Jiný

Time Project Chambers (TPC) filled with low pressure gases are being studied for WIMP detection. The Directional Recoil Identification From Tracks (DRIFT) collaboration is attempting to utilize the predicted directionality of the WIMP signal. DRIFT uses a carbon disulfide target, that allows WIMP recoils to travel several millimetres, leaving a track of charged particles. This charged track is drifted to an MWPC readout plane that allows it to be reconstructed in three dimensions and determine the origin direction. DMTPC is a similar experiment with CF4 plyn.


College of Arts and Sciences

What is the Universe? What does it contain? What is its history? Its future? This talk will explore the scale, age, and fate of the Universe. We will learn how we observe the Universe, how we know what we know, and what is still not known. We will also explore alternate Universes as a portal to understanding our own.

Bio: Jeremy Darling is an Associate Professor of Astrophysics at the University of Colorado,

Star Smog: The role of dust in how we perceive galaxies
Benne Holwerde (University of Louisville)

Galaxies are made up of stars, gas, dark matter and dust. That last ingredient is only a small amount of the total but radically changes our view of galaxies. Up to half the starlight in a given galaxy could be invisible thanks to the small amount of dust. Over decades, astronomy has sought to get away from dust to study the galaxies’ stars and to study the dust itself. This talk will focus on how dust dims and reddens the starlight in galaxies other than our Milky Way.

Planet Hunters and the Most Mysterious Star in the Galaxy
Tabetha Boyajian (Louisiana State University)

Abstract: The NASA Kepler Mission provided 4 year long, ultra-precise light curves for over 150,000 stars with a primary science goal of finding transiting planets. In Kepler’s field of view was KIC 8462852, a star citizen scientists identified to have unusual brightness variations. This otherwise seemingly normal F star underwent erratic and completely unpredictable dips in flux ranging from <1% to more than 20%, with each event lasting from days to weeks at a time. In addition to this puzzling variability,

The Future of the Cosmos
Chris Mihos (CWRU Astronomy)

Abstract: The universe around us is ever-changing: stars are born and die, galaxies collide and merge with one another, titanic explosions rock our galaxy, and the very fabric of the universe itself expands at an ever-increasing rate, carrying galaxies across the universe at breakneck speeds. In this talk, CWRU Astronomy’s Chris Mihos will give us a peek into the far future, using the physical laws of the universe to explore the changes in store for the Sun, the Galaxy, and the Universe as a whole.

Bio: Chris Mihos is a Professor of Astronomy at Case Western Reserve University.

What’s inside the Moon?
Peter James (Baylor University)

Abstract: The Moon’s deep interior hides many clues about its formation and evolution. Unfortunately, it is easier to observe a star many light-years away than it is to peer through hundreds of miles of solid rock. We can nevertheless use geophysical techniques like seismic wave propagation, electromagnetic induction, and tidal deformation to learn about the interiors of planetary bodies. This talk will focus on recent exciting developments in the use of gravity anomalies that is, geographic variations in the strength of the Moon’s gravitational pull, to study the Moon’s interior.

Black Holes and Globular Clusters
Stephen Zepf (Michigan State Univ)

Black Holes have long excited the imagination of both scientists and the broader public. However, black holes are not easy to find because they emit very little light of their own. Often the best way to find a black hole is through its gravitational effect on a very nearby star. Seemingly excellent places to look for these interactions between stars and black holes are globular clusters with many stars all located very close together. I will talk about this search for black holes in globular clusters,

Lions, Archers, and Bears: Dwarf Galaxies in the Local Group
Bill Janesh (Case Western Reserve University)

The Local Group is our cosmic neighborhood — home to the Milky Way, the Andromeda Galaxy, and dozens of smaller objects called dwarf galaxies. Dwarf galaxies are valuable tools for answering questions about how the Universe works. How do stars and galaxies form and change over time? How do galaxies interact with each other? What is a galaxy, anyway? In this talk, we will take a closer look at some of the dwarf galaxies in the Local Group and how they can contribute to our knowledge of the Universe.

How were the most ancient objects in the universe formed?
Kelsey Johnson (University of Virginia)

Ancient remnants from the early universe surround our galaxy. These relics, know as “globular clusters” have the potential to provide insight into the prevailing physical conditions during an epoch that cannot be directly observed. While some progress has been made, and we now know globular clusters can still be formed during extreme episodes of star formation in the relatively nearby universe, the actual physical conditions that give rise to globular clusters has vexed both observers and theorists for decades. With the new capabilities of the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) we have the ability to probe the birth environments of that gave rise to these ancient objects for the first time.

Galaxy Cannibals: The Evolution of Massive Galaxies Through Cosmic Time
Rachel Bezanson (University of Pittsburgh)

Massive galaxies reside in the densest and oldest regions of the Universe, yet we are only beginning to understand their formation history. Once thought to be relics of a much earlier time, the most massive local galaxies are red and dead elliptical galaxies, with little ongoing star formation or organized rotation. In the last decade, observations of their assumed progenitors have demonstrated that the evolutionary histories of massive galaxies have been far from static. Instead, billions of years ago, massive galaxies looked completely different –

Galaxy dynamics: a tale of light and darkness
Benoit Famaey (CNRS/University of Strasbourg)

Galaxy dynamics is confronted with one of the deepest problems of modern physics: the dark matter problem. The motions of stars and gas observed exceed what can be explained by the mass visible in those same stars and gas. Either (i) there is a vast amount of unseen mass in some novel form – dark matter – or (ii) the data indicate a breakdown of our understanding of dynamics on the relevant scales, or (iii) both. We shall review the observational evidence for an intimate connection between the baryonic surface density and the total gravitational field in galaxies.

Other Earths and Origins of Life
Dimitar Sasselov, Harvard University

The lecture will discuss the new field of scientific research on the emerging frontier where astronomy meets biochemistry. In the past year astronomers have discovered planets that resemble Earth around nearby stars and now prepare to explore them with a new generation of telescopes. In the meantime, chemists and biologists have narrowed down the environments necessary for early forms of Earth life and are helping the astronomers in defining their targets. The search is on!

The New Moon
Brett Denevi, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Although we may not think of the Moon as a dynamic place (the first lunar explorers described the landscape’s “magnificent desolation”), its past was one of intense bombardment, floods of lavas, and intrusive volcanism, and even today it continues to change. Understanding the Moon’s past and present may provide our best opportunity to gain new insights topics as diverse as the early evolution of the Solar System and the timeline of the first development of life on Earth. The Moon also yields insights into how a planetary body evolves from a fiery magma ocean to a solid world still cooling off today,

Simulating the Universe
Mark Vogelsberger (MIT)
Modern supercomputer simulations model the evolution of the Universe starting briefly after the Big Bang until today – spanning about 13.7 billion years. These simulations describe correctly the growth, structure, and composition of galaxies. I will give an overview of recent simulation efforts, and demonstrate that the virtual universes are nearly indistinguishable from the real Universe. However, our models are still not perfect and I will also show where simulations disagree with observational data and how we can improve our models to arrive at a better understanding of the evolution of our Universe.

The Universe on A Computer: The Formation of Galaxies, Stars, and Planets in a Violent Cosmos
Philip Hopkins, California Institute of Technology

Astronomers have now discovered planets around distant stars, the relics of the “first generation” of stars in the Universe, and the light from the first galaxies when the Universe was but a fraction of its present age. However, a human life is infinitesimally small compared to the cosmic time scales over which these systems evolved, so we see only snapshots, instants in time. To link them together and understand how our Universe evolved,

Mapping the Universe: New Vistas, New Lands
David Silva, National Optical Astronomy Observatory

To be human is to explore. Today’s astronomers are cosmic explorers, creating maps of the Universe, near and far. The earliest star maps were painted thousands of years ago on the walls of caves. Our maps today are spectacular, full of objects and phenomena that were completely undiscovered even 20 years ago. Yet, great mysteries remain. Is a civilization ending asteroid lurking in the darkness? Do Earth‐like planets orbit nearby stars and do they harbor life? How did our home galaxy, the Milky Way,

The Frontier From Space
Daniela Calzetti, University of Massachusetts – Amherst

In 2015 the Hubble Space Telescope celebrated its 25th anniversary. Hubble has produced a paradigm shift in how both astronomers and the general public understand the Universe, and it may be time to take stock of all the accomplishments of the many space missions undertaken by numerous agencies — ESA and NASA in particular — over the past 30 years. We will do this with an eye to set the stage for the next game‐changing space missions.

Daniela Calzetti is Professor of Astronomy at the Department of Astronomy,

Our Future Off-Earth
Chris Impey, University of Arizona

The Space Age is half a century old. Its early successes were driven by a fierce superpower rivalry between the Soviet Union and the United States, which tended to obscure the fact that exploration and risk‐taking is built into human DNA. Decades after we last set foot on the Moon, and several years after the Space Shuttle was retired, the space activity is finally leaving the doldrums. A vibrant private sector led by SpaceX and Virgin Galactic plans to launch supplies cheaply into Earth orbit and give anyone the chance of a sub‐orbital joy ride.

The Quest for Infinite Telescope Aperture: Are We There Yet?

Michael Skrutskie, University of Virginia

Since the invention of the telescope somewhere in the Netherlands around the end of the 16th century one thing has generally mattered most to builders and users of these instruments… larger apertures collect more light and reveal finer detail, ultimately opening the door to studies ranging from observations of the most distant observable universe, the direct detection and characterization of extrasolar planets, and “spacecraft quality” observations of Solar System objects. Individual institutions, entire nations, and now consortia of nations are striving to build bigger and better telescopes.

A Space‐time Symphony of Gravitational Waves
Kelly Holley-Bockelmann, Vanderbilt University

On February 11, 2016, scientists announced the first detection of gravitational waves, a Nobel Prize‐level achievement and a profound moment for humankind. Prior to that moment, the only way we learned about the distant Universe is through the light we received. Light revealed that we live in an extraordinarily beautiful expanding and accelerating Universe — full of exoplanets, stellar explosions, other galaxies, and dark matter that pervades everything. And now, humanity has observed the ripples in space‐time caused by the motion of massive objects like black holes

Doug Hamilton, University of Maryland

The icy white heart of Pluto became an instant sensation after the 2015 New Horizons flyby, featured on websites, blogs, and T‐shirts worldwide. The actual feature on Pluto is composed of frozen nitrogen, carbon monoxide, and methane, substances that can all be either in the solid or gaseous states at the cold temperatures of this distant world. Water plays the same role on Earth, being found as a solid in our twin polar ice caps, and Mars too has a pair of polar caps composed,

Biography of the Milky Way

James Bullock, University of California, Irvine

The Universe on the grandest scales is a vast network of galaxies. Dotted along an expanding cosmic web, galaxies shine with the collective light of thousands to billions of stars. More than just collections of stars however, galaxies are dynamic ecosystems. They allow multiple generations of stars to build new atoms that had never before existed. They foster complex chemistry, even organic chemistry, in an otherwise sterile universe. One galaxy, the Milky Way, is special to us. Without it, we would not exist.

Kathryn Johnston, Columbia University

Galaxies! Images of these objects are awe-inspiring – spirals of billions of stars, along with the gas and dust from which stars form, spinning slowly in the sky. Yet these majestic objects are thought to have formed quite violently through the agglomeration of smaller objects. Even our own home – the Milky Way galaxy – seems to be in the process of devouring several smaller galaxies! This talk examines why we think galaxies are cannibals in general, and what this means about the past and future evolution of the Milky Way in particular.

Gamma Ray Bursts: The Biggest Explosions Since the Big Bang

Edo Berger, Harvard University

Representing Nature’s biggest explosions since the Big Bang itself, gamma-ray bursts were first accidentally spotted in the 1960s by Department of Defense satellites hunting for terrestrial nuclear blasts. Prof. Berger will describe the ensuing decades-long quest to decipher the origin and energy source of these mysterious explosions.

Edo Berger is a professor of astronomy at Harvard University. He received his B.S. degree from the University of California, Los Angeles in 1999, and his Ph.D. from the California Institute of Technology in 2004.

The History of the Milky Way Written in Stars

Jennifer Johnson, Ohio State University

Our Galaxy, the Milky Way, did not always look as it does now, a multi-armed spiral galaxy with at least one neighborhood hospitable to life. The Galaxy has been growing and evolving for the last 13 billion years, creating billions of stars throughout its life. These stars, through their age, chemical composition, and motions, record the history of the Galaxy and provide a “fossil record” if we can observe enough of it to interpret it. The Sloan Digital Sky Survey has been observing stars,

25 Years of the Hubble Space Telescope

Frank Summers, Space Telescope Science Institute

In April 1990, astronauts aboard the Space Shuttle Discovery deployed the Hubble Space Telescope into Earth orbit, and launched a new era of astronomical discovery. Now, 25 years later, we celebrate a remarkable milestone for a space observatory whose ground-breaking investigations have brought revolutionary changes in our understanding from planets, stars, nebulae, and galaxies to the very frontiers of the cosmos. Explore the trials and triumphs of NASA’s first Great Observatory, and experience a compendium of some of the greatest imagery the universe has ever known.

Stellar Mergers and Interactions: Yes, Virginia, Stars Do Collide

Alison Sills, McMaster University

Professor Sills will discuss strong interactions between stars in a variety of environments. Despite the vast (average) interstellar distances, stars are social creatures and tend to live in pairs, multiples, or groups. Under these circumstances, stars can, and do, modify each other’s mass, radius, composition, and overall evolution through gravitational encounters ranging from wind mass transfer in a binary system to complete stellar collisions and mergers. She will show how such events can change our understanding of particular stellar systems, how they can explain the properties of many unusual objects,

Stars and Galaxies at the Dawn of Time

Volker Bromm, University of Texas, Austin

How and when did the cosmic dark ages end? I will present the remarkable story of how the first stars and galaxies formed, a few hundred million years after the Big Bang. These first sources of light fundamentally transformed the early universe from an initially very simple state to one of ever increasing complexity. Until now, our knowledge of this period of cosmic dawn relies on supercomputer simulations. But over the next decade, a number of new-generation observational facilities, such as the James Webb Space Telescope and the Giant Magellan Telescope,

Probing the Dark Universe

Josh Frieman, University of Chicago / FermiLab

Over the last two decades, cosmologists have made a remarkable discovery about our Universe: only 4% is made of ordinary matter—atoms, molecules, etc. The other 96% is dark, in forms unlike anything with which we are familiar. About 25% is dark matter, which holds galaxies and larger‐scale structures together, and may be a new elementary particle. And 70% is thought to be dark energy, which is driving the expansion of the Universe to speed up. This talk will introduce the Dark Universe, overview what we have learned about it,

Directions to the Nearest Alien Earth-like Planet

Sarah Ballard, University of Washington

Astronomers used to hedge at the question of whether the Sun and its system of planets are unusual in the cosmos. The study of exoplanets – planets around other stars – is relatively new. State-of- the-art instruments just brush up against the sensitivity to find planets similar to our very own planet Earth. I will summarize findings from the past couple years that contextualize Earth as one potentially habitable, rocky planet among many. However, the environments of these worlds are by-and-large astoundingly different from the conditions that have nourished life here at home.


Podívejte se na video: . Nebula ve Pulsarlar. Derin Uzayın İhtişamlı Nebulaları. Kalbinden Gelen Evrenin Sesleri (Listopad 2022).