Темная материя, которая, согласно расчетам, составляет около 27% всего вещества во Вселенной, по-прежнему остается невидимой для всех существующих методов прямого наблюдения. Она не взаимодействует со светом, но ее присутствие можно косвенно определить по гравитационному влиянию на звезды и галактики. Ученые надеялись, что при столкновениях частиц на сверхвысоких энергиях внутри Большого адронного коллайдера (БАК) в CERN удастся зафиксировать ее следы. Однако с момента запуска ускорителя и открытия бозона Хиггса в 2012 году никаких физических свидетельств существования темной материи обнаружено не было.
На этом фоне перспективы будущих открытий кажутся туманными — на постройку нового суперколлайдера требуется до 30 миллиардов долларов, а его строительство займет не менее сорока лет. Вместо столь затратного и долгого пути, астрофизики предлагают обратиться к объектам, которые уже существуют во Вселенной: сверхмассивным черным дырам.
Как поясняет один из авторов исследования, профессор Джозеф Силк из Университета Джонса Хопкинса и Оксфордского университета, аккреционные диски — области из раскаленного вещества, которое вращается вокруг черных дыр, — могут быть ареной мощнейших столкновений частиц. Наблюдения телескопов показывают, что черные дыры способны выбрасывать гигантские струи плазмы, и, согласно расчетам команды Силка, в этих струях частицы могут сталкиваться с энергией, сопоставимой или даже превышающей ту, которой планируется достичь в будущих коллайдерах.
Часть этих частиц, как предполагают ученые, уходит в черную дыру, но оставшаяся часть, наоборот, выбрасывается наружу, достигая фантастических скоростей. Наблюдение за ними может помочь обнаружить частиц темной материи, уверены астрофизики. Если такие частицы действительно образуются в джетах черных дыр, то они могут достигать Земли и быть зафиксированы нейтринными обсерваториями, например, IceCube на Южном полюсе или телескоп KM3NeT в Средиземном море.
Сигнал от подобной частицы будет уникальным, отличающимся от всех известных науке, и он может рассказать о процессах, которые происходят в недрах черных дыр с энергиями, недостижимыми в земных условиях. Вполне возможно, что в черных дырах природа буквально демонстрирует человечеству «эксперимент», который люди пока что не в силах воспроизвести.
Конечно, смелая идея требует дальнейших проверок и, возможно, новых инструментов наблюдения. Но если она найдет подтверждение, в руках у ученых окажется уникальный естественный инструмент, который подарит человечеству шанс раскрыть одну из главных загадок космоса.
Ранее телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил новый вид «скрытых» черных дыр.
