Розкриття природи темної матерії — одне з найбільших завдань сучасної науки. Ключ до остаточного розуміння цієї загадки цілком може бути у зорях. Існує один особливий тип космічних світил, який допоможе пізнати таємничу природу цієї субстанції — нейтронні зорі.
Вчені знають про існування темної матерії завдяки розрахункам та помітному її впливу на галактики. Але безпосередньо вона ніколи не спостерігалася, оскільки невидима у будь-якому спектрі. Виявлення темної матерії в експериментах на Землі — неймовірно складне завдання, бо взаємодія її частинок зі звичайною речовиною є дуже рідкісним явищем.
Для пошуку цих сигналів потрібен гігантський детектор — можливо, настільки великий, що побудувати його на Землі нереально. Однак Всесвіт надає альтернативний варіант — нейтронні зорі, які також можна задіяти для реєстрації темної матерії. У дослідженні, опублікованому в Physical Review Letters, вчені розповіли про принцип пошуку темної матерії за допомогою цих унікальних детекторів.
Нейтронні зорі мають найбільшу густину у Всесвіті. Вони з’являються внаслідок смерті надгігантів після вибуху наднових. У результаті залишається «голе» ядро, в якому гравітація стискає матерію настільки сильно, що протони та електрони об’єднуються, утворюючи нейтрони. За маси, що ненабагато перевищує сонячну, її розміри становлять лише 10-20 км — одна чайна ложка речовини нейтронної зорі важить майже мільярд тонн!
Ці зорі є «космічними лабораторіями», що дозволяють вивчати поведінку темної матерії в екстремальних умовах, які неможливо відтворити на Землі. Ця матерія дуже слабо взаємодіє зі звичайною. Наприклад, вона може пройти крізь стіну свинцю завтовшки майже 10 трильйонів кілометрів, і це її не зупинить. Але це може зробити дуже щільний об’єкт — наприклад, нейтронна зоря.
Теоретично частинки темної матерії зіткнуться з нейтронами в зорі, втратять енергію й опиняться у «гравітаційній пастці». Поступово вони накопичуватимуться в ядрі. Очікується, що це призведе до нагрівання старих холодних нейтронних зір до рівня, який може бути недосяжним для майбутніх спостережень. У крайніх випадках накопичення темної матерії може спричинити колапс зорі у чорну діру. Це означає, що нейтронні зорі можуть дозволити нам досліджувати певні типи темної матерії, які важко чи неможливо спостерігати в експериментах на Землі.
За матеріалами SciTechDaily
