Ученые из Института гравитационной физики Общества Макса Планка и Института физики высоких энергий Барселоны предложили новую стратегию для обнаружения сверхлегкой темной материи. Их можно будет открыть благодаря гравитационным волнам, которые породят в них спиральные системы с экстремальным отношением масс (extreme mass-ratio inspirals — EMRI).
В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, отмечается, что EMRI состоят из сверхмассивной черной дыры и обычной черной дыры, нейтронной или даже простой звезды. Поглощая вещество своей соседки, космический монстр испускает гравитационные волны. Если расчеты ученых верны, темную материю можно обнаружить по влиянию на нее этих возмущений.
«Когда меньшие черные дыры вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры, они движутся сквозь темную материю и создают плотный след, похожий на тот, что остается за пловцом в бассейне. Этот след оказывает дополнительное гравитационное притяжение на малую черную дыру, называемое динамическим трением, замедляя ее и изменяя сигналы гравитационных волн», — объяснил соавтор статьи Родриго Висенте.
Физики практически не сомневаются в существовании темной материи, и доказать его существование очень важно.
«Понимание природы темной материи — одна из важнейших нерешенных задач современной физики», — отмечает первый автор исследования Франциско Дуке.
Особую роль в исследованиях может сыграть будущий космический детектор гравитационных волн LISA (Laser Interferometer Space Antenna), который позволит зафиксировать изменения в гравитационных сигналах, вызванные влиянием темной материи.
Исследователи полагают, что сверхлегкая темная материя может быть в 1028 раз легче электрона и равномерно распределена в пространстве, в отличие от сгущающейся местами традиционной темной материи.
Облака сверхлегкой темной материи вокруг сверхмассивных черных дыр могут быть в 20 раз плотнее золота — а значит, она не может не влиять на эволюцию EMRI. Это ученые и надеются увидеть посредством космического детектора LISA.
