Ученые поняли, как «поймать» тяжелую темную материю
При помощи запускаемого орбитального гравитационного телескопа LISA ученые изучат карликовые скопления звезд в надежде «поймать» неуловимую тяжелую темную материю.
LISA (Laser Interferometer Space Antenna) будет наблюдать за «рябью» от гравитационных волн при их столкновении с черными дырами. Ученые предполагают, что такие взаимодействия в центре карликовых галактик связаны с возникновением темной материи.
Темная материя составляет 85-95% Вселенной, но мы до сих пор не знаем, что это такое. Это довольно неловко. Все, что мы видим: наша планета и все на ней, Луна, другие планеты и их луны, Солнце, все звезды в небе, которые составляют нашу галактику Млечный Путь, все остальные миллиарды галактик за пределами их звезд и облаков межзвездного газа, а также все мертвые звезды и черные дыры, которые мы не можем видеть; все это составляет менее 5% Вселенной.
Если бы единственная материя в галактике была материалом, который мы можем видеть, тогда внешние звезды должны были бы вращаться гораздо медленнее, чем это происходит на самом деле. На самом деле они движутся так быстро, что без какой-либо дополнительной силы тяготения, удерживающей их, они бы улетели в глубины космоса.
Единственный способ объяснить то, как ведут себя эти звезды, - это наличие дополнительного гравитационного притяжения из-за какой-то невидимой формы материи, которая окружает звезды. И чтобы иметь такой эффект, она должна содержать во много раз больше массы, чем все видимые формы материи.
Проблема с темной материей состоит в том, что, независимо от того, из чего она сделана, она, по-видимому, очень слабо взаимодействует с нормальной материей. Ее очень трудно поймать - это как попытка поймать тень. Фактически, она струится прямо через Землю так же легко, как солнечный свет проходит через застекленное окно.
Есть три разных способа, с помощью которых мы можем попытаться выяснить, из чего состоит темная материя. Мы можем смотреть в космос и видеть результаты столкновений частиц темной материи, пытаясь обнаружить частицы нормального вещества, созданные в обломках этих столкновений; или мы можем попытаться поймать частицы темной материи непосредственно, когда они текут через Землю; или мы создадим их в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер в Cern.
Понять, существует ли тяжелая темная материя и какие у нее свойства, можно, наблюдая за слияниями карликовых галактик - к такому выводу пришел коллектив физиков-теоретиков из Цюрихского университета. Статья опубликована в Astrophysical Journal Letters.
Наблюдать за слияниями черных дыр, а именно за излучением низкочастотных гравитационных волн, которое происходит при их объединении, будет орбитальная гравитационная обсерватории LISA, строительство которой начнется в середине 2020-х годов.
