Предложен новый способ обнаружения темной материи

Физики предложили искать темную материю через гравитационные волны от слияния черных дыр. Математическая модель предсказывает уникальные искажения сигналов в плотной среде. Один из 28 проанализированных сигналов показал возможное соответствие этой модели.

Новая модель предсказывает, как гравитационные волны (синие и красные) могут нести следы любой темной материи (светло-фиолетовые), через которую проходят две сливающиеся черные дыры по спирали.

Источник: MIT

Считается, что темная материя составляет большую часть массы Вселенной, но она невидима и выдает свое присутствие только через гравитацию. Теперь физики, возможно, нашли способ обнаружить ее следы, пишет Phys.org. Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и европейских университетов разработали метод, который позволяет искать отпечатки темной материи в гравитационных волнах, регистрируемых на Земле.

Идея заключается в том, что если две черные дыры сливаются не в пустом вакууме, а в плотном облаке темной материи, то гравитационные волны, рожденные этим событием, будут нести в себе уникальный «отпечаток» этой среды. Ученые создали математическую модель, которая предсказывает, как именно должна выглядеть такая волна, и применили ее к общедоступным данным глобальной сети обсерваторий LIGO-Virgo-KAGRA (LVK).

Команда проанализировала 28 самых четких сигналов гравитационных волн. 27 из них полностью соответствовали слиянию черных дыр в вакууме. Однако один сигнал, получивший название GW190728, показал возможное соответствие модели с участием темной материи.

Темная материя — это гипотетическая форма вещества, составляющая около 85% всей материи во Вселенной, которая не испускает, не поглощает и не отражает электромагнитное излучение (свет), из-за чего ее нельзя увидеть напрямую.

Источник: AI/ScienceDaily.com

Теоретики предполагают, что темная материя может состоять из сверхлегких частиц, которые ведут себя не как отдельные крупицы, а как согласованные волны. Когда такие волны встречаются с быстро вращающейся черной дырой, происходит явление сверхизлучения: дыра отдает часть своей энергии вращения волнам материи, многократно усиливая их плотность вокруг себя. При такой высокой плотности невидимая материя начинает влиять на гравитационное поле и, как следствие, на гравитационные волны, исходящие от сталкивающихся черных дыр. Ученые смоделировали этот процесс для различных масс черных дыр и плотностей темной материи.

«Использование черных дыр для поиска темной материи было бы фантастическим. Мы смогли бы исследовать ее в масштабах, которые недоступны никаким другим методам», — комментирует соавтор работы Родриго Висенте.

Хотя открытие требует дальнейшей проверки, ученые отмечают, что наступило захватывающее время для поиска новой физики. По мере того как детекторы LVK будут собирать все больше данных в ближайшие годы, шансы найти долгожданные следы темной материи значительно возрастут.

Ранее искусственный интеллект нашел более 30 ранее неизвестных экзопланет. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.