Тёмная материя вокруг чёрных дыр: как услышать невидимое ⚡ экспресс
Учёные рассмотрели сверхлёгкие бозоны с самодействием (например, аксионоподобные частицы) — кандидаты в тёмную материю, которые могут конденсироваться вокруг чёрных дыр в гравитационные «атомы». Такое облако меняет гравитационно-волновой сигнал от пары «чёрная дыра и компактный объект» из-за динамического трения. Анализ показал: будущий космический интерферометр LISA способен различить эти искажения при отношении сигнал/шум до 100. Это позволит исследовать частицы с массами 10^{-17}–10^{-15} эВ и константами распада (мера их самодействия) 10^{10}–10^{12} ГэВ, используя чёрные дыры в десятки тысяч солнечных масс.
Вселенная полна невидимого вещества, которое управляет движением галактик. В 1970-х астроном Вера Рубин показала: без тёмной материи звёзды на окраинах давно разлетелись бы. Но из чего она состоит, неизвестно.
Одна гипотеза утверждает, что тёмная материя — это облака сверхлёгких частиц, окутывающие чёрные дыры. Такое облако похоже на звукопоглощающий туман. Когда меньшая чёрная дыра падает на крупную, пространство дрожит, издавая «гудение» — гравитационные волны. Туман из тёмной материи меняет этот звук, приглушая и искажая его. Детектор LISA, который заработает в 2030-х, словно чуткое ухо, услышит эти перемены. По искривлённому «звону» учёные определят массу частиц и их свойства, даже если они избегают взаимодействий с частицами из Стандартной модели — полного набора известных нам частиц.
Неожиданный факт: эти частицы могут быть в миллиарды раз легче электрона, но их совместное давление в облаке способно изменить орбиту целой чёрной дыры.
🎯 Частицы тёмной материи в таких облаках могут быть в миллиарды раз легче электрона, но их совместное давление способно изменить траекторию целой чёрной дыры.