Ученые сделали прорыв в изучении невидимой темной материи

Исследование недавно предложило теорию о том, что темная материя может излучать слабые вспышки света при взаимодействии с крошечными черными дырами.

Фото: NASA by JPL-Caltech, PDM

Эти вспышки могут стать важным шагом к пониманию загадочной материи, которая, как предполагается, составляет большую часть массы большинства галактик во Вселенной.

Темная материя, обладая гравитацией, не взаимодействует со светом, что делает её практически невидимой для нас.

Учёные полагаются на косвенные улики, основанные на её гравитационном воздействии на другие объекты, чтобы подтвердить её существование.

В условиях, когда исследователи ищут способы сделать темную материю более заметной, возникла идея использования черных дыр.

Этот вопрос может показаться странным: как черные дыры, поглощающие любой свет, могут помочь в изучении темной материи?

Однако ученые предполагают, что темная материя может взаимодействовать с обычной материей, но это взаимодействие требует определенных условий.

Например, для этого может потребоваться энергия, которая в обычных условиях недоступна.

Черные дыры могут предоставить необходимую энергию, позволяя темной материи излучать свет.

Но не каждая черная дыра годится для этой цели: только сверхмалые первичные черные дыры могут помочь.

Эти черные дыры — не остатки звёзд, а продукт ранней Вселенной, когда материя и энергия спонтанно сжимались, создавая их.

Несмотря на то что первичные черные дыры были гипотетически описаны Стивеном Хокингом, их пока не удалось наблюдать.

Первичные черные дыры также излучают так называемое излучение Хокинга — квантовый эффект, при котором виртуальные частицы появляются на границе черной дыры.

Чем меньше черная дыра, тем больше она излучает. Это означает, что первичные черные дыры размером с астероид могли бы излучать значительное количество энергии в современную эпоху.

Это излучение не ограничивается фотонами; оно включает различные виды частиц, в том числе частицы темной материи.

По мере распада первичных черных дыр они могут высвобождать частицы темной материи, которые затем взаимодействуют с окружающей средой и могут кратковременно излучать видимый свет.

Уточнения

Излуче́ние Хо́кинга — гипотетический процесс излучения чёрной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов; назван в честь Стивена Хокинга. Излучение Хокинга — главный аргумент учёных относительно распада (испарения) небольших чёрных дыр, которые теоретически могут возникнуть в ходе экспериментов на БАК. На этом эффекте основана идея сингулярного реактора — устройства для получения энергии из чёрной дыры за счёт излучения Хокинга.
 

Тёмная мате́рия — в астрономии и космологии, а также в теоретической физике гипотетическая форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Составляет порядка четверти массы-энергии Вселенной и проявляется только в гравитационном взаимодействии.