Гравитационные волны помогут раскрыть тайну темной материи
Наблюдения гравитационных волн от сливающихся черных дыр могут дать новые сведения о темной материи. К такому выводу пришла международная группа астрофизиков под руководством Калифорнийского университета. Ученые с помощью компьютерного моделирования сравнили распространение гравитационных волн во вселенных с различными видами темной материи.
Полученные результаты показывают, что подсчет количества слияний черных дыр, обнаруженных обсерваториями нового поколения, зависит от того, как взаимодействует темная материя с частицами наблюдаемой материи.
Темная материя рассеивает галактики
Космологи считают темную материю одним из самых больших недостающих фрагментов в нашем понимании Вселенной. Несмотря на убедительные доказательства того, что темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, в настоящее время нет единого мнения о ее природе. Непонятно, могут ли частицы темной материи сталкиваться с частицами наблюдаемой материи, такими как атомы или нейтрино.
Проверить это можно, посмотрев, как галактики формируются в плотных облаках темной материи, так называемых гало. Если темная материя сталкивается с нейтрино, то структура темной материи рассеивается, что приводит к образованию меньшего количества галактик.
Проблема этого метода заключается в том, что такие «пропавшие» галактики очень малы и очень далеки от нас, поэтому даже с помощью самых лучших телескопов трудно понять, есть они или нет.
Вместо того чтобы искать пропавшие галактики напрямую, авторы исследования предлагают использовать гравитационные волны. Моделирование показало, что в тех вселенных, где темная материя действительно сталкивается с другими частицами, в далеком прошлом происходит значительно меньше слияний черных дыр.
Хотя этот эффект слишком мал для того, чтобы его могли наблюдать современные гравитационно-волновые эксперименты, он станет главной мишенью для следующего поколения обсерваторий, которые сейчас планируются.
Доктор Алекс Дженкинс, один из ведущих авторов исследования говорит: «Гравитационные волны — это новый мощный инструмент для наблюдения за далекой Вселенной. Следующее поколение обсерваторий будет ежегодно обнаруживать сотни тысяч слияний черных дыр, что позволит нам получить беспрецедентное представление о структуре и эволюции космоса».
Гравитационные волны должны так или иначе сталкиваться с темной материей, и значит могут многое о ней рассказать.