Могут ли тёмные фотоны объяснить периодические земные вымирания?
Могут ли тёмные фотоны объяснить периодические земные вымирания?
Встречи с крупными небесными телами часто вызывают на Земле неприятные события, кои иной раз соотносятся с массовыми вымираниями видов. В последние годы накапливаются свидетельства того, что такие столкновения периодичны и происходят чаще, чем обычно. И периодичность этого «чаще» равна 35 млн лет...
...Чему причиной может быть только одно - периодическое усиление кометной и метеоритной бомбардировки Земли из-за повышенной активности облака Оорта.
Эти данные породили два вида интерпретаций. Первый, «гипотеза Немезиды», утверждает, что у Солнца есть до сих пор не обнаруженный компаньон - особо тусклая звезда (менее реально) или коричневый карлик (более реально). Однако ничего подобного пока так и не найдено, что не позволяет всерьёз обсуждать эту гипотезу в эпоху более или менее приличных наблюдательных средств.
[Spoiler (click to open)]
Второе объяснение включает детали пути Солнца через галактический диск - уплощённую структуру, содержащую в себе почти всю обычную материю типичной спиральной галактики, которой и является Млечный Путь. Его плотность падает экспоненциально, и уже в трёхстах парсеках над и под диском почти ничего нет. Точнее, нет ничего обычного. Тёмная материя в диске не «сплющивается», так как не умеет излучать фотоны, а потому очень слабо охлаждается, оставаясь сфероидным облаком тёмного гало Галактики, плотность которого постепенно убывает вплоть до расстояний в 20 кпк от центра Млечного Пути.
Галактический диск обычной материи, по мысли авторов, может содержать в себе другой, ещё более тонкий диск из тёмной материи определённого рода, способной испускать тёмные аналоги фотонов. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)
Предпринимались попытки показать, что движение Солнечной системы вверх-вниз в тонком диске может привести к нарушению спокойствия в облаке Оорта и соответствующим астероидно-метеоритным дождям. Но конкретные механизмы таких возмущений до сих пор не озвучивались.
И вот Лиза Рэндалл (Lisa Randall) и Мэттью Рис (Matthew Reece) из Гарвардского университета (США), взяв на вооружение тёмную материю (ТМ), предлагают механизм, который мог бы обеспечить периодическую нестабильность в облаке Оорта.
Хотя основная масса ТМ действительно находится в гало и не показывает охлаждения эмиссией фотонов и тенденции к образованию плоского диска, ТМ, судя по нынешним успехам в её поисках, может быть представлена целым рядом частиц, считают учёные. И их малая часть может испытывать взаимодействия, сходные с теми, что происходят с обычный материей. В этом случае «тёмные фотоны» (гипотеза о которых высказана давно) вполне могли бы стать средством рассеивании энергии ряда ТМ-частиц и быть причиной образования особо тонкого ТМ-диска - более тонкого, чем диск из обычной материи, поскольку основная часть ТМ в диск всё же не попадёт. Пока нельзя однозначно выяснить, существует он или нет, так как наблюдательные мощности (космический телескоп Gaia) позволят сделать это лишь через несколько лет.
Но если такой «особо тонкий» диск существует, он должен создавать мощные приливные силы, воздействующие на все планетные системы Галактики, включая нашу. Конкретнее говоря, из расчётов следует, что при плотности мини-диска тёмной материи в десять солнечных масс на квадратный парсек его приливное действие должно быть достаточным, чтобы колебания Солнечной системы вверх и вниз по диску обычной материи Млечного Пути приводили к «приливам» и «отливам» астероидно-метеоритной активности при пресечении нашей системой плоскости невидимого ТМ-диска.
По словам авторов работы, поиск кратеров диаметром более 20 км в существующих базах данных приводит к выводу, что периодичность их особо частого появления, равная 35 млн лет, совпадает с периодичностью пересечения Солнечной системой такого гипотетического тёмноматериального диска.
При движении вокруг центра Галактики Солнце периодически поднимается и опускается относительно плоскости Млечного Пути. (Иллюстрация Lisa Randall.)
У исследования есть две основные проблемы: вариант с всплеском крупных астероидных ударов раз в 35 млн лет лишь в несколько раз вероятнее варианта, когда такой периодичности нет. То есть со строго научной точки зрения это недостаточно убедительное объяснение происходящего. Вторая проблема: авторы рассматривали лишь последние 250 млн лет, так как кратеры ранних эпох часто трудно выявить. Это, по сути, время последнего галактического года для Солнечной системы, а ещё недостаточно представительный объём данных, чтобы делать на его основе вывод обо всей истории нашей системы.
С другой стороны, авторы правы, замечая, что наблюдения Gaia за скоростью и тенденциями в кинематике звёзд в галактическом диске должны помочь опровергнуть или доказать их теорию.
Отчёт об исследовании вскоре будет опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Александр Березин
Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
Встречи с крупными небесными телами часто вызывают на Земле неприятные события, кои иной раз соотносятся с массовыми вымираниями видов. В последние годы накапливаются свидетельства того, что такие столкновения периодичны и происходят чаще, чем обычно. И периодичность этого «чаще» равна 35 млн лет...
...Чему причиной может быть только одно - периодическое усиление кометной и метеоритной бомбардировки Земли из-за повышенной активности облака Оорта.
Эти данные породили два вида интерпретаций. Первый, «гипотеза Немезиды», утверждает, что у Солнца есть до сих пор не обнаруженный компаньон - особо тусклая звезда (менее реально) или коричневый карлик (более реально). Однако ничего подобного пока так и не найдено, что не позволяет всерьёз обсуждать эту гипотезу в эпоху более или менее приличных наблюдательных средств.
[Spoiler (click to open)]
Второе объяснение включает детали пути Солнца через галактический диск - уплощённую структуру, содержащую в себе почти всю обычную материю типичной спиральной галактики, которой и является Млечный Путь. Его плотность падает экспоненциально, и уже в трёхстах парсеках над и под диском почти ничего нет. Точнее, нет ничего обычного. Тёмная материя в диске не «сплющивается», так как не умеет излучать фотоны, а потому очень слабо охлаждается, оставаясь сфероидным облаком тёмного гало Галактики, плотность которого постепенно убывает вплоть до расстояний в 20 кпк от центра Млечного Пути.
Галактический диск обычной материи, по мысли авторов, может содержать в себе другой, ещё более тонкий диск из тёмной материи определённого рода, способной испускать тёмные аналоги фотонов. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)
Предпринимались попытки показать, что движение Солнечной системы вверх-вниз в тонком диске может привести к нарушению спокойствия в облаке Оорта и соответствующим астероидно-метеоритным дождям. Но конкретные механизмы таких возмущений до сих пор не озвучивались.
И вот Лиза Рэндалл (Lisa Randall) и Мэттью Рис (Matthew Reece) из Гарвардского университета (США), взяв на вооружение тёмную материю (ТМ), предлагают механизм, который мог бы обеспечить периодическую нестабильность в облаке Оорта.
Хотя основная масса ТМ действительно находится в гало и не показывает охлаждения эмиссией фотонов и тенденции к образованию плоского диска, ТМ, судя по нынешним успехам в её поисках, может быть представлена целым рядом частиц, считают учёные. И их малая часть может испытывать взаимодействия, сходные с теми, что происходят с обычный материей. В этом случае «тёмные фотоны» (гипотеза о которых высказана давно) вполне могли бы стать средством рассеивании энергии ряда ТМ-частиц и быть причиной образования особо тонкого ТМ-диска - более тонкого, чем диск из обычной материи, поскольку основная часть ТМ в диск всё же не попадёт. Пока нельзя однозначно выяснить, существует он или нет, так как наблюдательные мощности (космический телескоп Gaia) позволят сделать это лишь через несколько лет.
Но если такой «особо тонкий» диск существует, он должен создавать мощные приливные силы, воздействующие на все планетные системы Галактики, включая нашу. Конкретнее говоря, из расчётов следует, что при плотности мини-диска тёмной материи в десять солнечных масс на квадратный парсек его приливное действие должно быть достаточным, чтобы колебания Солнечной системы вверх и вниз по диску обычной материи Млечного Пути приводили к «приливам» и «отливам» астероидно-метеоритной активности при пресечении нашей системой плоскости невидимого ТМ-диска.
По словам авторов работы, поиск кратеров диаметром более 20 км в существующих базах данных приводит к выводу, что периодичность их особо частого появления, равная 35 млн лет, совпадает с периодичностью пересечения Солнечной системой такого гипотетического тёмноматериального диска.
При движении вокруг центра Галактики Солнце периодически поднимается и опускается относительно плоскости Млечного Пути. (Иллюстрация Lisa Randall.)
У исследования есть две основные проблемы: вариант с всплеском крупных астероидных ударов раз в 35 млн лет лишь в несколько раз вероятнее варианта, когда такой периодичности нет. То есть со строго научной точки зрения это недостаточно убедительное объяснение происходящего. Вторая проблема: авторы рассматривали лишь последние 250 млн лет, так как кратеры ранних эпох часто трудно выявить. Это, по сути, время последнего галактического года для Солнечной системы, а ещё недостаточно представительный объём данных, чтобы делать на его основе вывод обо всей истории нашей системы.
С другой стороны, авторы правы, замечая, что наблюдения Gaia за скоростью и тенденциями в кинематике звёзд в галактическом диске должны помочь опровергнуть или доказать их теорию.
Отчёт об исследовании вскоре будет опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Александр Березин
Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.