Otkrytie novykh okon v rannyuyu Vselennuyu s pomoshch'yu mnogokanal'noy astronomii (Mini-obzor)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В настоящее время в двух тесно связанных между собой областях фундаментальной физики, космологии и физике элементарных частиц, сложилась уникальная ситуация. Стандартная модель (СМ) физики частиц прекрасно описывает все имеющиеся экспериментальные данные, кроме осцилляций нейтрино. Примерно то же самое можно сказать и о стандартной космологической модели, сравнение которой с астрономическими наблюдениями, говорит, что мы хорошо понимаем законы эволюции Вселенной от ее “рождения” до наших дней. Однако для понимания механизмов большого ряда космологических явлений определенно требуется выход за рамки СМ. Сюда в первую очередь относятся проблемы темной материи и темной энергии, генерации барионной асимметрии Вселенной и установления механизма инфляционного расширения. К числу менее известных, но тоже весьма важных проблем, базирующихся на основе обычной космологии и астрофизики, относятся проблема возникновения космических магнитных полей и недавно возникшая проблема существования во Вселенной массивных черных дыр в количестве, намного превышающем ожидания. Для понимания и возможного решения этих проблем очень важно проникнуть как можно глубже во Вселенную, получив данные о физических процессах на как можно более ранних стадиях космологической эволюции. Мощным методом для этого являются многоканальные (multi-messenger) наблюдения, использующие для этого все возможные каналы (“окна”): помимо традиционных наблюдений электромагнитного излучения во всех диапазонах длин волн и всех типов космических лучей, в последнее время открывается новое окно — наблюдения гравитационных волн. В наших работах, выполненных в рамках гранта Российского научного фонда # 20-42-09010 “Открытие новых окон в раннюю Вселенную с помощью многоканальной астрономии”, был проведен комбинированный анализ информации, полученной на основе различных астрономических данных. В частности, было проведено исследование характеристик космических магнитных полей и возможных механизмов их возникновения, а также исследование наблюдаемых проявлений первичных черных дыр на основе данных о гравитационных волнах, наблюдаемых на интерферометрах LIGO/Virgo/KAGRA.

About the authors

E. V Arbuzova

Новосибирский государственный университет; Государственный университет “Дубна”

Новосибирск, Россия; Дубна, Россия

K. A Dolgikh

Новосибирский государственный университет; Институт ядерных исследований РАН

Новосибирск, Россия; Москва, Россия

A. D Dolgov

Новосибирский государственный университет; Объединенный институт ядерных исследований

Email: dolgov@nsu.ru
Новосибирск, Россия; Дубна, Россия

O. E Kalashev

Новосибирский государственный университет; Институт ядерных исследований РАН

Новосибирск, Россия; Москва, Россия

A. A Korochkin

Новосибирский государственный университет; Université Libre de Bruxelles

Новосибирск, Россия; Brussels, Belgium

L. A Panasenko

Новосибирский государственный университет

Новосибирск, Россия

N. A Pozdnyakov

Новосибирский государственный университет

Новосибирск, Россия

G. I Rubtsov

Новосибирский государственный университет; Институт ядерных исследований РАН

Новосибирск, Россия; Москва, Россия

A. S Rudenko

Новосибирский государственный университет; Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН

Новосибирск, Россия

I. I Tkachev

Новосибирский государственный университет; Институт ядерных исследований РАН

Новосибирск, Россия; Москва, Россия

References

  1. R. Abbott, T. D. Abbott, F. Acernese et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, and KAGRA Collaboration), Phys. Rev. X 13(1), 011048 (2023).
  2. S. Blinnikov, A. Dolgov, N. K. Porayko, and K. Postnov, JCAP 11, 036 (2016).
  3. A. Dolgov and J. Silk, Phys. Rev. D 47, 4244 (1993).
  4. A. D. Dolgov, M. Kawasaki, and N. Kevlishvili, Nucl. Phys. B 807, 229 (2009).
  5. A. Dolgov and K. Postnov, JCAP 09, 018 (2017).
  6. A. Dolgov and K. Postnov, JCAP 07, 063 (2020).
  7. A. A. Starobinsky, Phys. Lett. B 91, 99 (1980).
  8. E. V. Arbuzova, Int. J. Mod. Phys. D 30(16), 2140002 (2021).
  9. E. Arbuzova, Moscow Univ. Phys. Bull. 77(2), 288 (2022).
  10. A. Monna, S. Seitz, N. Greisel et al. (Collaboration), Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 438(2), 1417 (2014).
  11. W. Zheng, A. Zitrin, L. Infante, N. Laporte, X. Huang, J. Moustakas, H. C. Ford, X. Shu, J. Wang, J. M. Diego, F. E. Bauer, P. Troncoso Iribarren, T. Broadhurst, and A. Molino, Astrophys. J. 836(2), 210 (2017).
  12. P. A. Oesch, G. Brammer, P. G. van Dokkum et al. (Collaboration), Astrophys. J. 819, 129 (2016).
  13. S. L. Finkelstein, M. B. Bagley, H. C. Ferguson et al. (Collaboration), Astrophys. J. Lett. 946, L13 (2023).
  14. Y. Harikane, M. Ouchi, M. Oguri, Y. Ono, K. Nakajima, Y. Isobe, H. Umeda, K. Mawatari, and Y. Zhang, Astrophys. J. Suppl. 265(1), 5 (2023).
  15. M. Castellano, A. Fontana, T. Treu et al. (Collaboration), Astrophys. J. Lett. 938, L15 (2022).
  16. P. Santini, A. Fontana, M. Castellano et al. (Collaboration), Astrophys. J. Lett. 942, L27 (2023).
  17. R. Endsley, D. P. Stark, J. Lyu, F. Wang, J. Yang, X. Fan, R. Smit, R. Bouwens, K. Hainline, and S. Schouws, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 520, 4609 (2023).
  18. A. D. Dolgov, Uspekhi Fizicheskikh Nauk 188(2), 121 (2018).
  19. C. Alcock, R. A. Allsman, D. R. Alves et al. (The MACHO Collaboration), Astrophys. J. 542, 281 (2000).
  20. D. P. Bennett, Astrophys. J. 633, 906 (2005).
  21. S. I. Blinnikov, A. D. Dolgov, and K. A. Postnov, Phys. Rev. D 92(2), 023516 (2015).
  22. S. Mao, Res. Astron. Astrophys. 12, 947 (2012).
  23. J. L. Han, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 55, 111 (2017).
  24. K. Dolag, D. Grasso, V. Springel, and I. Tkachev, JCAP 01, 009 (2005).
  25. F. Marinacci, M. Vogelsberger, R. Pakmor, P. Torrey, V. Springel, L. Hernquist, D. Nelson, R. Weinberger, A. Pillepich, J. Naiman, and S. Genel, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 480(4), 5113 (2018).
  26. J. Jasche and B. D. Wandelt, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 432, 894 (2013).
  27. J. Jasche and G. Lavaux, Astron. Astrophys. 625, A64 (2019).
  28. M. Joyce and M. E. Shaposhnikov, Phys. Rev. Lett. 79, 1193 (1997).
  29. R. Banerjee and K. Jedamzik, Phys. Rev. D 70, 123003 (2004).
  30. M. Giovannini and M. E. Shaposhnikov, Phys. Rev. D 62, 103512 (2000).
  31. R. Teyssier, Astron. Astrophys. 385, 337 (2002).
  32. S. Fromang, P. Hennebelle, and R. Teyssier, RAMSES-MHD: an AMR Godunov code for astrophysical applications, in SF2A-2005: Semaine de l’Astrophysique Francaise, ed. by F. Casoli, T. Contini, J. M. Hameury, and L. Pagani, Les Ulis, EDP Sciences, Dec. (2005), p. 743.
  33. A. Korochkin, A. Neronov, G. Lavaux, M. Ramsoy, and D. Semikoz, JETP 134(4), 498 (2022).
  34. K. Bondarenko, A. Boyarsky, A. Korochkin, A. Neronov, D. Semikoz, and A. Sokolenko, Astron. Astrophys. 660, A80 (2022).
  35. O. Kalashev, A. Korochkin, A. Neronov, and D. Semikoz, Astron. Astrophys. 675, A132 (2023).
  36. V. Berezinsky and O. Kalashev, Phys. Rev. D 94(2), 023007 (2016).
  37. R. Alves Batista, J. Becker Tjus, J. Dorner et al. (Collaboration), JCAP 09, 035 (2022).
  38. M. Blytt, M. Kachelrieß, and S. Ostapchenko, Comput. Phys. Commun. 252, 107163 (2020).
  39. K. Jedamzik and L. Pogosian, Phys. Rev. Lett. 125(18), 181302 (2020).
  40. H. A. G. Cruz, T. Adi, J. Flitter, M. Kamionkowski, and E. D. Kovetz, Phys. Rev. D 109(2), 023518 (2024).
  41. A. Neronov and I. Vovk, Science 328, 73 (2010).
  42. M. Ackermann, M. Ajello, L. Baldini et al. (The Fermi-LAT Collaboration, and J. Biteau), Astrophys. J. Suppl. 237(2), 32 (2018).
  43. V. A. Acciari, I. Agudo, T. Aniello et al. (the MAGIC Collaboration and A. Neronov, D. Semikoz, and A. Korochkin), Astron. Astrophys. 670, A145 (2023).
  44. K. Dolgikh, A. Korochkin, G. Rubtsov, D. Semikoz, and I. Tkachev, JETP 136(6), 704 (2023).
  45. K. Dolgikh, A. Korochkin, G. Rubtsov, D. Semikoz, and I. Tkachev, arXiv:2312.06391 [astro-ph.HE].
  46. E. V. Arbuzova, A. D. Dolgov, and L. A. Panasenko, JETP 135(3), 304 (2022).
  47. H. T. Cho and A. D. Speliotopoulos, Phys. Rev. D 52, 5445 (1995).
  48. H. Iguchi, K.-i. Nakao, and T. Harada, Phys. Rev. D 57, 7262 (1998).
  49. F. Di Gioia and G. Montani, Eur. Phys. J. C 79(11), 921 (2019).
  50. B. Wilson and C. C. Dyer, Gen. Relativ. Gravit. 41, 1725 (2009).
  51. A. D. Dolgov, L. A. Panasenko, and V. A. Bochko, Universe 10, 7 (2023).
  52. E. V. Arbuzova, A. D. Dolgov, and R. S. Singh, Eur. Phys. J. C 80 (11), 1047 (2020).
  53. O. E. Kalashev, M. Y. Kuznetsov, and Y. V. Zhezher, JCAP 10, 039 (2019).
  54. R. L. Workman, V. D. Burkert, V. Crede et al. (Particle Data Group), PTEP 2022, 083C01 (2022).
  55. A. Vilenkin, Phys. Rev. D 20, 373 (1979).
  56. B. Leaute and B. Linet, Gen. Rel. Grav. 17, 783 (1985).
  57. A. D. Dolgov, H. Maeda, and T. Torii, arXiv:hep-ph/0210267.
  58. A. D. Dolgov and K. S. Gudkova, Phys. Lett. B 810, 135844 (2020).
  59. V. F. Shvartsman, Astrophysics 6, 159 (1970).
  60. R. Turolla, S. Zane, A. Treves, and A. Illarionov, Astrophys. J. 482, 377 (1997).
  61. S. Zane, R. Turolla, and A. Treves, Astrophys. J. 501, 258 (1998).
  62. C. Bambi, A. D. Dolgov, and A. A. Petrov, JCAP 09, 013 (2009).
  63. A. D. Dolgov and A. S. Rudenko, arXiv:2308.01689 [hep-ph].
  64. C. Caprini, S. Biller, and P. G. Ferreira, JCAP 02, 006 (2005).
  65. A. D. Dolgov and N. A. Pozdnyakov, Phys. Rev. D 104(8), 083524 (2021).
  66. A. D. Sakharov, Pis’ma v ZhETF 5, 32 (1967).
  67. Y. B. Zeldovich, Advances in Astronomy and Astrophysics 3, 241 (1965).
  68. Y. B. Zel’dovich, L. B. Okun’, and S. B. Pikel’ner, Soviet Phys.-Uspekhi 8, 702 (1966).
  69. A. D. Dolgov, A. G. Kuranov, N. A. Mitichkin, S. Porey, K. A. Postnov, O. S. Sazhina, and I. V. Simkin, JCAP 12, 017 (2020).
  70. K. Postnov, A. Dolgov, N. Mitichkin, and I. Simkin, arXiv:2101.02475 [astro-ph.HE].
  71. K. A. Postnov and N. A. Mitichkin, Phys. Part. Nucl. 54(5), 884 (2023).
  72. A. E. Bondar, S. I. Blinnikov, A. M. Bykov, A. D. Dolgov, and K. A. Postnov, JCAP 03, 009 (2022).
  73. A. D. Dolgov, arXiv:2310.00671 [astro-ph.CO].
  74. S. Dupourqué, L. Tibaldo, and P. Von Ballmoos, Phys. Rev. D 103(8), 083016 (2021).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук