cтатьи по экспериментальной астрофизике

Автор
Сообщение
marsdmitri
#39373 2020-10-19 06:50 GMT

профессор Космологии Jens Chluba Йенс Члуба

https://www.research.manchester.ac.uk/portal/jens.chluba.html

1. Наука о спектральном искажении реликтового излучения

Измерения обсерватории COBE / FIRAS показали, что спектр реликтового излучения чрезвычайно близок к идеальному черному телу.

Но в ранней Вселенной существует процессы, которые должны создавать спектральные искажения на уровне, доступном для современных технологий. Ясделаю краткий обзор последних теоретических и экспериментальных разработок, объяснив, почему будущие измерения спектра реликтового излучения откроют неизведанное окно в раннюю Вселенную и физику элементарных частиц с возможными  сюрпризами, но также с несколькими ожидаемыми  нами гарантированными сигналами.

https://arxiv.org/abs/1405.6938

https://arxiv.org/pdf/1405.6938.pdf

После новых наблюдений с помощью астрофихической обсерватории COBE в начале 1990-х годов, исследования космического микроволнового фона (CMB) были сосредоточены на его анизотропии температуры и поляризации. Спектральные искажения реликтового излучения — крошечные отклонения энергетического спектра реликтового излучения от спектра идеального черного тела — обеспечивают второй, независимый анализ фундаментальной физики, позволяющий проникнуть в глубь первоначальной Вселенной.                     

Теоретические основы спектральных искажений в последние годы претерпели значительные изменения, которые подчеркивают огромный потенциал этой развивающейся области. Спектральные искажения исследуют фундаментальное свойство Вселенной — ее тепловую историю — тем самым обеспечивая дополнительное понимание процессов в рамках стандартной космологической модели (CSM), а также новой физики за ее пределами. Спектральные искажения — важный инструмент для понимания инфляции и природы темной материи. Они проливают новый свет на физику рекомбинации и реионизации, двух важных этапов эволюции нашей Вселенной, и предоставляют важную информацию о процессах барионной обратной связи в дополнение к исследованию первичных корреляционных функций в масштабах, недоступных для других индикаторов.

Диапазон сигналов огромен: многие порядки открытий можно исследовать путем подробных наблюдений за энергетическим спектром реликтового излучения. Некоторые сигналы CSM предсказываются и обеспечивают четкие экспериментальные цели, некоторые из которых уже наблюдаемы с помощью современных технологий. Подтверждение этих сигналов расширит досягаемость CSM на порядки величин в физическом масштабе, поскольку Вселенная эволюционирует от её начальных стадий до своей нынешней формы. Отсутствие этих сигналов создало бы огромную теоретическую проблему, немедленно указав на новую физику.

https://arxiv.org/abs/1903.04218

https://arxiv.org/pdf/1903.04218.pdf

2. Нейтринное излучение Вселенной больших энергий.

Высокоэнергетичные объекты не излучают фотоны, поэтому они невидимы обычными телескопами. Поэтому изучению нейтрино и разработке всё более эффективных методов их регистрации сегодня придаётся большое значение.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/neutrino/uen/index.html

https://zanauku.mipt.ru/2020/05/13/gde-rozhdayutsya-nejtrino/

https://arxiv.org/abs/2001.00930

Слияние сверхмассивных черных дыр (СМЧД) повсеместно встречается в истории Вселенной и часто демонстрирует сильную аккреционную активность и мощные струи. Эти слияния SMBH также являются многообещающими кандидатами для будущих детекторов гравитационных волн, таких как лазерная космическая интерферометрическая антенна (LISA). В данной работе мы рассматриваем эмиссию нейтрино, вызванную ударными волнами.

Релятивистские струи, образовавшиеся после их слияния, будут двигаться вперед внутрь материала диска предварительного слияния, а затем они впоследствии будут коллимированы, что приведет к образованию внутренних ударных волн, коллимационных ударных волн, прямых и обратных ударных волн. Космические лучи могут быть ускорены в этих местах,  и при  процессе производства фотомезонов ожидаются нейтрино. Мы формулируем структуры струи и соответствующие взаимодействия в них, а затем оцениваем испускание нейтрино из каждого ударной волны.

Обнаружено, что ежемесячное излучение нейтрино высокой энергии из струи после слияния после события гравитационной волны обнаруживается обсерваторей в Антарктиде IceCube-Gen2 в течение примерно пяти-десяти лет работы в оптимистичных случаях, когда нагрузка космическими лучами достаточно высока и скорее всего имеется суперэддингтоновская аккреция.

Мы оцениваем вклад слияния сверхмассивных черных дыр в интенсивность диффузных нейтрино и обнаружено, что значительная часть наблюдаемых нейтрино в IceCube очень высоких энергий

(Eν >1 ПэВ) могла происходить от них в оптимистических случаях. В будущем такие нейтринные аналоги вместе с наблюдениями за гравитационными волнами могут быть использованы в подходе с несколькими датчиками  для более детального выяснения эволюции и физического механизма слияния сверхмассивных ЧД.

https://arxiv.org/abs/2008.05616

https://arxiv.org/pdf/2008.05616.pdf

3. Проблема величины постоянной Хаббла

Аннотация: Современные космологические зонды предоставили фантастическое подтверждение стандартной Λ Холодной Космологической модели темной материи, ограниченной с беспрецедентной точностью.

Однако с повышением экспериментальной чувствительности несколько статистически значимых несоответствий между различными независимыми результатами появились в наборе космологических данных. Хотя эти противоречия могут быть частично результатом систематических ошибок,после нескольких лет точного анализа они ясно указывают на противоречия в стандартной космологическом
сценарии и необходимости  новой физики. В этом письме о заинтересованности мы сосредоточимся на разницах в измерении 4σ между
оценкой астрофизической рьсетватории Планк постоянной Хаббла H0 и измерения коллаборации SH0ES.

После показа оценки H0, сделанные разными командами с использованием разных методов и геометрических калибровок, мы
перечислим несколько интересных новых физических моделей, которые могут разрешить это противоречие, и обсудим, как в следующем десятилетии эксперименты будут иметь решающее значение.

https://arxiv.org/pdf/2008.11284.pdf


отредактировал(а) marsdmitri: 2020-10-20 05:58 GMT