Ключом к раскрытию одной из ключевых тайн Вселенной — сущности темной материи — могут служить экзопланеты.
Исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде предложили новаторский метод поиска этой elusive субстанции, которая, по их расчетам, составляет до 85% всей материи во Вселенной. Они предполагают, что газовые гиганты за пределами Солнечной системы под воздействием темной материи могут трансформироваться в черные дыры.
Ученые вычислили, что если частицы темной материи имеют достаточную массу и не аннигилируют при столкновении, они могут постепенно накапливаться в ядрах планет, по размеру сопоставимых с Юпитером. Со временем эти частицы могут коллапсировать в малую черную дыру, которая затем поглотит всю планету изнутри, превращая ее в черную дыру с той же массой, что и исходная планета.
Астрономы сосредоточились на модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи, согласно которой частицы темной материи крайне массивны и не уничтожают друг друга при взаимодействии. Расчеты показали, что в газообразных экзопланетах различного размера, температуры и плотности черные дыры могут формироваться за наблюдаемые промежутки времени — до нескольких черных дыр за время жизни одной планеты.
Открытие черной дыры с массой планеты стало бы настоящим прорывом в астрофизике. До этого момента астрономы находили лишь черные дыры с массой больше нашего Солнца, и большинство теорий предполагает, что черные дыры, сопоставимые с планетой, могли образоваться только в ранние эпохи Вселенной.
Примечательно, что экзопланеты до сих пор редко применялись в изучении темной материи из-за нехватки данных. Однако ситуация быстро меняется — за последние годы было открыто более 5000 планет за пределами Солнечной системы, а несколько предстоящих космических миссий обеспечат еще более детальные наблюдения. Увеличивающийся объем данных об экзопланетах, по мнению ученых, может быть использован для проверки и уточнения различных моделей темной материи. Результаты исследования имеют особенно важное значение для поиска темной материи в областях, где ее предположительно много — например, в центре нашей галактики Млечный Путь. Именно там астрономы могли бы искать планеты, ставшие черными дырами.
Заслуживает внимания тот факт, что многие экзопланеты (также как и Юпитер в нашей Солнечной системе) не стали черными дырами, что уже помогает ученым исключить или уточнить некоторые модели темной материи. Если же астрономы обнаружат популяцию черных дыр размером с планету, это станет убедительным подтверждением модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи.
Помимо превращения в черные дыры, темная материя может воздействовать на планеты иными способами — например, нагревая их или заставляя испускать высокоэнергетическое излучение. Современные инструменты пока недостаточно чувствительны для обнаружения таких сигналов, однако будущие телескопы и космические миссии смогут их уловить.
Новое направление в исследовании темной материи, которому положило начало это исследование, превращает удаленные миры в космические лаборатории для проверки фундаментальных теорий о природе Вселенной.
Ученые ранее обнаружили уникальную черную дыру с пульсирующим излучением.
Фото: hi-tech.mail.ru