Неуловимые объекты из начала Вселенной помогут обнаружить невидимую материю: что говорят физики

Фото: ESA/Hubble

Физики считают, что при взаимодействии крошечных первичных черных дыр с темной материей, последняя может создавать вспышки света в виде гамма-излучения. Благодаря этим вспышкам света можно напрямую увидеть загадочную темную материю и изучить ее природу. Исследование представлено на сервере препринтов arXiv, пишет Live Science.

Большая часть массы почти всех галактик во Вселенной состоит из темной материи, но что она из себя представляет, пока что физики точно не знают. Известно, что темная материя имеет гравитацию, но не вступает во взаимодействие со светом и не создает собственный свет. Только благодаря гравитационному взаимодействию темной материи на обычную материю, из которой состоят все видимые объекты в космосе, ученые знают о существовании невидимой формы материи.

Поэтому ученые ищут разные способы обнаружить напрямую темную материю, которую пока что увидеть не удалось. Авторы нового исследования выдвинули теорию, согласно которой обнаружить невидимую материю можно с помощью черных дыр. Это может звучать нелогично, ведь как можно для этого использовать объекты, которые поглощают любой свет? Как черные дыры могут заставить светиться темную материю?

Физики считают, что на самом деле темная материя может вступать во взаимодействие с обычной материей и при этом создавать свет, но по какой-то причине этого не происходит. Возможно, для этого нужно определенное количество энергии, которое недоступно в данном случае, или же эта энергия не может существовать без посредника такого взаимодействия. Ученые считают, что таким посредником могут выступать не совсем обычные черные дыры, которые могли бы заставить темную материю выпускать свет.

Такими объектами, как считают авторы исследования, могут быть крошечные первичные черные дыры. Их размер может быть не больше размера атома, но при этом они имеют массу астероида. Первичные черные дыры не возникли в результате коллапса ядра массивных звезд, а являются продуктом хаотичных условий самого раннего периода истории Вселенной. Считается, что спонтанное сжатие сгустков обычной материи могло создать такие черные дыры.

До сих пор ученые не обнаружили первичные черные дыры и считается, что, если они все еще существуют, что встречаются очень редко. Как и все черные дыры, первичные черные дыры со времени исчезают с помощью излучения Хокинга. Чем меньше размер черной дыры, тем больше излучения она выпускает и тем быстрее исчезает. Предполагается, что редкие первичные черные дыры выпускают очень много излучение в современной Вселенной.

Но это излучение представляет собой не просто набор частиц света или фотонов. Физики считают, что первичные черные дыры выпускают в виде излучения почти все известные виды частиц, в том числе и частицы темной материи. Эти частицы затем заряжают энергией любые окружающие первичные черные дыры частицы темной материи, вызывая каскад, что приводит к появлению на короткое время света, который можно увидеть.

Согласно исследованию, эти кратковременные вспышки света будут представлять собой гамма излучение. Но это излучение слишком тусклое, чтобы его могли увидеть современные гамма-обсерватории. Но будущие обсерватории могут иметь необходимую чувствительность для обнаружения этого излучения, считают физики.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform