Физики обнаружили, что в данных о гравитационных волнах может скрываться след темной материи. Один из сигналов, зафиксированных еще в 2019 году, оказался не таким, как остальные. Это не окончательное открытие, но потенциально новый способ поиска невидимой составляющей Вселенной, присутствие которой до сих пор удавалось обнаружить только через гравитацию.
Что такое гравитационные волны
Гравитационные волны — это волны в самой ткани пространства-времени. Они возникают во время сверхмощных событий: столкновений черных дыр, слияний нейтронных звезд, взрывов сверхновых.
Впервые их удалось непосредственно зафиксировать в 2015 году, и с тех пор детекторы зарегистрировали уже сотни таких событий. Каждый сигнал несет в себе «отпечаток» объектов, породивших его: их массы, орбиты, скорости.
Темная материя и черные дыры
Темная материя взаимодействует с окружающей средой исключительно посредством гравитации, поэтому увидеть ее напрямую невозможно. Однако один из теоретических вариантов описывает ее как облака сверхлегких частиц, способных вести себя как волна вблизи массивных объектов.
Магазин от Universe Space Tech
Комплект журналов Луна, Солнце и Юпитер & Сатурн
К товаруФизики из Массачусетского технологического института (MIT) и ряда европейских институтов предположили: если две черные дыры сливаются внутри плотного облака темной материи, это изменяет их орбиту и форму гравитационных волн.
Вращающаяся черная дыра способна передавать энергию вращения в окружающее поле темной материи через процесс, известный как сверхизлучение (суперрадиация). Так облако становится достаточно плотным, чтобы заметно влиять на орбитальную динамику двойной системы.
Один сигнал из двадцати восьми
Исследователи построили модель того, каким должен быть гравитационный сигнал от слияния в окружении темной материи, и сравнили ее с реальными данными. Для проверки взяли 28 самых четких событий из базы данных сети LVK, в которую входят три гравитационно-волновые обсерватории: LIGO в США, Virgo в Италии и KAGRA в Японии.
Двадцать семь сигналов согласовались со стандартными слияниями в вакууме. Но один, GW190728, зафиксированный 28 июля 2019 года, показал статистическое соответствие модели темной материи. Его источником стало слияние двух черных дыр с суммарной массой около 20 масс Солнца.
Не открытие, а новый инструмент
Исследователи подчеркивают, что это не является подтвержденным обнаружением темной материи. Статистической значимости пока недостаточно для такого утверждения, и результаты требуют проверки независимыми группами.
Впрочем, важно другое. Без подобных моделей сигналы от слияний в облаках темной материи просто классифицируются как обычные вакуумные события, и никто не возвращается к ним повторно. Новый подход позволяет выявлять такие случаи еще на этапе первичного анализа данных.
Источник: sciencealert.com
