Фізики виявили, що у даних про гравітаційні хвилі може бути захований слід темної матерії. Один із сигналів, зафіксованих ще 2019 року, виявився не таким, як інші. Це не остаточне відкриття, але потенційно новий спосіб шукати невидиму складову Всесвіту, присутність якої досі вдавалося відчути лише через гравітацію.
Що таке гравітаційні хвилі
Гравітаційні хвилі — це брижі у самій тканині простору-часу. Вони виникають під час надпотужних подій: зіткнення чорних дір, злиття нейтронних зір, вибухів наднових.
Вперше їх вдалося безпосередньо зафіксувати 2015 року, і відтоді детектори зареєстрували вже сотні таких подій. Кожен сигнал несе в собі «відбиток» об’єктів, що породили його: їхні маси, орбіти, швидкості.
Темна матерія і чорні діри
Темна матерія взаємодіє з навколишнім середовищем лише через гравітацію, тому побачити її напряму неможливо. Проте один із теоретичних варіантів описує її як хмари надлегких частинок, здатних поводитися як хвиля поблизу масивних об’єктів.
Фізики з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та низки європейських інститутів припустили: якщо дві чорні діри зливаються всередині густої хмари темної матерії, це змінює їхню орбіту та форму гравітаційних хвиль.
Чорна діра, що обертається, здатна передавати енергію оберту в навколишнє поле темної матерії через процес, відомий як надвипромінювання (суперрадіація). Так хмара стає достатньо щільною, щоб помітно впливати на орбітальну динаміку подвійної системи.
Один сигнал із двадцяти восьми
Дослідники побудували модель того, яким би мав бути гравітаційний сигнал від злиття в оточенні темної матерії, й порівняли її з реальними даними. Для перевірки взяли 28 найчіткіших подій із бази мережі LVK, до якої входять три гравітаційно-хвильові обсерваторії: LIGO в США, Virgo в Італії та KAGRA в Японії.
Двадцять сім сигналів узгодилися зі стандартними злиттями у вакуумі. Але один, GW190728, зафіксований 28 липня 2019 року, показав статистичну відповідність моделі темної матерії. Його джерелом стало злиття двох чорних дір із сумарною масою близько 20 мас Сонця.
Не відкриття, а новий інструмент
Дослідники підкреслюють, що це не підтверджена фіксація темної матерії. Статистичної значущості поки що недостатньо для такого твердження і результати потребують перевірки незалежними групами.
Утім, важливим є інше. Без подібних моделей сигнали від злиттів у хмарах темної матерії просто класифікуються як звичайні вакуумні події, й ніхто не повертається до них повторно. Новий підхід дає змогу виловлювати такі випадки ще на етапі первинного аналізу даних.
Джерело: sciencealert.com
