Астрофизики еще немного подобрались к раскрытию тайн темной материи
Существование темной материи остается одной из величайших загадок Вселенной. Ученые давно заметили, что многие объекты в космосе ведут себя так, как будто они сами и даже пространство между ними имеют гораздо большую массу, чем можно было предположить, исходя из расчетов. То, что создает эту загадочную избыточную массу, и назвали «темная материя».
До сих пор точно неизвестно, что это, из чего оно состоит и как его «поймать» с помощью детекторов. Пока рабочая гипотеза такова, если говорить упрощенно: темную материю невозможно заметить потому, что ее частицы крайне инертны и не вступают ни в какое взаимодействие с другими. Во всяком случае, заметить это взаимодействие на нашем уровне технического развития мы не можем. Так что много лет ученые бьются над тем, чтобы решить эту проблему и найти способ зафиксировать темную материю. Это помогло был раскрыть одну из величайших загадок современной физики. Пока успеха достигнуто не было, но исследователи с каждым разом сужают поле для поисков, отсекая варианты, где искать точно не надо.
Недавно ученые из Института фундаментальных исследований Тата в Бангалоре (Индия) предложили еще один метод. Научная статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters, кратко о ней рассказывает Phys.org.
Есть версия, что темная материя в большом количестве сосредоточена в черных дырах. Эти объекты имеют колоссальную массу. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, массивные объекты преломляют свет, словно обычные оптические линзы (к примеру, на днях с помощью такой гравитационно-оптической линзы была обнаружена самая далекая от Земли наблюдаемая звезда).
«Теория предсказывает, что гравитационные волны также будут линзироваться подобным образом. Черные дыры, которые намного массивнее Солнца, будут искажать гравитационные волны», — объясняет Парамешваран Аджит, один из авторов исследования.
Итак, если черная дыра преломляет гравитационные волны от объектов, которые находятся за ней, значит, в ней очень много темной материи и расчеты физиков-теоретиков показывают, как точно темную энергию в этом случае можно выявить. В исследовании, о котором идет речь, индийские астрофизики пошли еще дальше и сформулировали критерии для черных дыр, чтобы отсечь те, которые точно не помогут найти темную материю. По мнению ученых, «нужных» черных дыр во Вселенной точно не больше 50%.
Проблема в том, что преломление гравитационных волн ни разу еще зафиксировано не было. Однако и сами гравитационные волны долго были теоретическим построением, они были достоверно зафиксированы детекторами относительно недавно — рябь пространства-времени открыли с помощью детекторов LIGO (США) и Virgo (Италия) только в 2016 году. В физике часто бывает, что теоретические расчеты со временем подтверждаются экспериментально (еще один очень известный пример — бозон Хиггса). По словам Аджита, новые перспективы в обнаружении темной материи откроются в ближайшее время.
«Мы анализируем все сигналы гравитационных волн, обнаруженные LIGO и Virgo (всего около 100 событий). Это немного сузило круг поисков. Однако мы с нетерпением ждем анализа данных следующего сеанса наблюдений. Ожидается, что LIGO и Virgo обнаружат сотни сигналов гравитационных волн», — добавил ученый. Он не исключает, что среди них могут оказаться преломленные.
