Астрофизики подозревают, что «темное вещество» может состоять из особых сверхлегких частиц, и есть шанс их обнаружить во время наблюдений сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.
Темная материя пока настолько непостижима, что среди ученых продолжаются ожесточенные дискуссии о том, материя это вообще или нет (гипотеза MOND). В основном физики все же исходят из того, что это должно быть некое вещество, поскольку одну вещь насчет него в космосе совершенно точно распознают по косвенным признакам: вещество имеет огромную массу и, соответственно, гравитацию.
Когда ученые оценили, какая сила нужна, чтобы собрать сотни миллиардов звезд в единую галактическую конструкцию и продолжать крепко держать ее долгие миллиарды лет, они поняли, что по большей части это какая-то неведомая сила. На одной взаимной гравитации всех видимых объектов практически ни одна галактика не продержалась бы. Доступные нашей оптике части галактик — маленькие жемчужины внутри огромных раковин скрытой массы.
В стремлении раскрыть одну из главных тайн современной науки ученые теоретически предполагают, чем эта темная материя может оказаться, и моделируют, как она проявит себя в том или ином случае.
Одна из интересных версий гласит, что при всей своей огромной общей массе это вещество состоит из частиц, которые как минимум в миллиарды раз легче электронов, — так называемых ультралегких (или сверхлегких) бозонов. По расчетам, эти частицы будут взаимодействовать с обычными крайне слабо (разумеется, если не считать гравитационного взаимодействия), так что на роль невидимых и неосязаемых вполне подходят.
Тем не менее вблизи какого-то особо массивного скопления понятного нам вещества такую сверхлегкую темную материю в теории заметить можно. К примеру, вблизи черной дыры, особенно если она не одна, а в тесном взаимодействии, скажем, с другой черной дырой либо со звездой. Их связь порождает явление под названием «гравитационные волны»: они расходятся по ткани пространства-времени, словно круги по воде.
Но если их окружает невидимое плотное облако сверхлегких бозонов, то его собственное притяжение будет вмешиваться в процесс и изменять характер распространения гравитационных волн. Так астрофизики и рассчитывают его обнаружить.
Как пишет в Physical Review Letters команда исследователей во главе с профессором Франциско Дьюком из Института гравитационной физики Макса Планка (Германия), их цель — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, причем такие, которые находятся в процессе поглощения звезды или черной дыры звездной массы и распространяют гравитационные волны.
Наблюдать, как они колышут ткань космоса и, возможно, выдают присутствие частиц темной материи, астрофизики надеются с помощью нового детектора LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Его планируют запустить в космос в 2034 году.
Ранее Naked Science писал, что попытки найти частицы темной материи на ускорителях частиц или иными способами ничего не дали. Поэтому ряд физиков исключают саму вероятность того, что темная материя состоит из частиц. Одним из наиболее правдоподобных объяснений ее природы в последние годы стала гипотеза о том, что она состоит из компактных шаровых скоплений черных дыр, подобных шаровым звездным скоплениям, но гораздо более массивных (гипотеза Горькавого).