Считается, что темная материя, которая не поглощает, не излучает и не отражает свет, составляет более 80% материи во Вселенной. Многое косвенно намекает на ее существование. Например, взаимодействие со светом и обычной материей за счет огромного гравитационного влияния. Но до сих пор физикам не удавалось напрямую обнаружить загадочную материю.
Ученые из американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC и парижского университета Сакле предложили искать ее по гравитационным волнам, которые образуются, когда «астероиды» темной материи сталкиваются со звездами. Гравитационная волна достигает поверхности звезды и выделяет свою энергию в виде тепла. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Исследователи считают, что проходя через звезды темная материя создает уникальные сигналы, которые могут уловить телескопы. Но искать нужно не отдельные частицы этого загадочного вещества, а сгустки размером с астероид.
«В ходе большинства экспериментов искали темную материю, состоящую из отдельных частиц, каждая из которых была тяжестью примерно с атомное ядро, или сгустков размером с планеты или звезды. Нас интересовал промежуточный случай темной материи размером с астероид», — сказал Кевин Чжоу, соавтор исследования.
Если подобные «темные астероиды» существуют, то можно ожидать, что они время от времени будут проходить через астрономические объекты на сверхзвуковой скорости и, возможно, будут проявлять себя. Например, создавая гравитационные волны. Когда они достигают поверхности звезды, то производят кратковременный сигнал оптического, ультрафиолетового и рентгеновского излучения. И его способна уловить земная техника, пишет Phys.org.
Но есть риск, что эти сигналы будут напоминать естественные для звезд. Исключить это можно, сосредоточив поиск на объектах с низким уровнем УФ-излучения, таких как оранжевые карлики, и звезды, расположенные в плотных шаровых скоплениях, где есть большая концентрация темной материи.
В некотором смысле идея группы ученых из США и Франции похожа на увеличенную версию экспериментов, приводящихся на Земле (например, с помощью детектора темной материи XENON1T). В огромных резервуарах находятся экзотические жидкости в спокойном состоянии. Исследователи надеются, что если частица темной материи пройдет сквозь, то может столкнуться с ядром атома в емкости, создав вспышку света, которую можно обнаруживаются приборами.
Новый метод работает аналогичным образом, но вместо атомов — звезды, а вместо частицы темной материи — сгустки размером с астероид.
Получены новые доказательства существования галактик без темной материи