4 апреля 2022

Учёные отклонили гипотезу, что вся тёмная материя в космосе состоит из первичных чёрных дыр

Темная материя является одной из величайших загадок Вселенной. И хотя к настоящему времени проведено большое число исследований, из которых косвенно вытекают свидетельства существования этой таинственной субстанции, но ее невидимая природа осложняет обнаружение, поэтому структура темной материи остается неизвестной ученым.

Темная материя может состоять из фундаментальных и экзотических частиц, которые пока остаются не открытыми. Альтернативная гипотеза предполагает, что она состоит из множества массивных компактных объектов, таких как первичные черные дыры (то есть, черные дыры, формировавшиеся в ранней Вселенной).

В новом исследовании ученые из Института фундаментальных исследований Тата (Индия), во главе с С. Башаком (S. Basak) наложили дополнительные ограничения на долю темной материи, состоящую из компактных объектов, на основе анализа явлений гравитационного микролинзирования.

Согласно Общей теории относительности, массивные космические объекты действуют на проходящий мимо них свет, подобно линзе. Аналогичное линзирующее действие они способны оказывать на гравитационные волны, испускаемые в далекой части Вселенной, поэтому в своем исследовании Башак и его команда проанализировали влияние гипотетических первичных черных дыр, формирующих собой темную материю, на распространение гравитационных волн, сигналы которых принимают детекторы LIGO и Virgo.

В результате проведенного анализа Башак и его коллеги не нашли искажений гравитационно-волновых сигналов в результате микролинзирования, поэтому полученные данные позволили наложить дополнительные ограничения на долю «компактной темной материи», то есть темной материи, состоящей из массивных черных дыр.

Согласно авторам, полученные ими ограничения являются весьма умеренными. Из них следует лишь, что не более 50 процентов темной материи может быть представлено массивными черными дырами, что в общем-то не является новой информацией. Однако в ближайшие несколько лет ожидается, что обсерватории LIGO и Virgo будут наблюдать сотни и тысячи гравитационно-волновых событий, что позволит значительно уточнить полученные ограничения.

В будущем авторы планируют проанализировать новые гравитационно-волновые сигналы, зарегистрированные при помощи детекторов LIGO-Virgo. Кроме того, они рассчитывают, что полученные ими данные вдохновят другие научные коллективы на использование микролинзирования гравитационных волн для изучения природы темной материи.