Астрофизики подозревают, что «темное вещество» может состоять из особых сверхлегких частиц, и есть шанс их обнаружить во время наблюдений сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.
Темная материя пока настолько непостижима, что среди ученых продолжаются ожесточенные дискуссии о том, материя это вообще или нет (гипотеза MOND). В основном физики все же исходят из того, что это должно быть некое вещество, поскольку одну вещь насчет него в космосе совершенно точно распознают по косвенным признакам: вещество имеет огромную массу и, соответственно, гравитацию.
Когда ученые оценили, какая сила нужна, чтобы собрать сотни миллиардов звезд в единую галактическую конструкцию и продолжать крепко держать ее долгие миллиарды лет, они поняли, что по большей части это какая-то неведомая сила. На одной взаимной гравитации всех видимых объектов практически ни одна галактика не продержалась бы. Доступные нашей оптике части галактик — маленькие жемчужины внутри огромных раковин скрытой массы.
В стремлении раскрыть одну из главных тайн современной науки ученые теоретически предполагают, чем эта темная материя может оказаться, и моделируют, как она проявит себя в том или ином случае.
Одна из интересных версий гласит, что при всей своей огромной общей массе это вещество состоит из частиц, которые как минимум в миллиарды раз легче электронов, — так называемых ультралегких (или сверхлегких) бозонов. По расчетам, эти частицы будут взаимодействовать с обычными крайне слабо (разумеется, если не считать гравитационного взаимодействия), так что на роль невидимых и неосязаемых вполне подходят.
Тем не менее вблизи какого-то особо массивного скопления понятного нам вещества такую сверхлегкую темную материю в теории заметить можно. К примеру, вблизи черной дыры, особенно если она не одна, а в тесном взаимодействии, скажем, с другой черной дырой либо со звездой. Их связь порождает явление под названием «гравитационные волны»: они расходятся по ткани пространства-времени, словно круги по воде.
Но если их окружает невидимое плотное облако сверхлегких бозонов, то его собственное притяжение будет вмешиваться в процесс и изменять характер распространения гравитационных волн. Так астрофизики и рассчитывают его обнаружить.
Как пишет в Physical Review Letters команда исследователей во главе с профессором Франциско Дьюком из Института гравитационной физики Макса Планка (Германия), их цель — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, причем такие, которые находятся в процессе поглощения звезды или черной дыры звездной массы и распространяют гравитационные волны.
Наблюдать, как они колышут ткань космоса и, возможно, выдают присутствие частиц темной материи, астрофизики надеются с помощью нового детектора LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Его планируют запустить в космос в 2034 году.