Астрофизики пришли к выводу, что распределение темной материи вокруг сливающихся черных дыр и в межгалактическом пространстве способно искажать форму гравитационных волн, которые фиксируются современными интерферометрами. Речь идет о потенциальном влиянии невидимого вещества как на движение компактных объектов, так и на распространение самих гравитационных сигналов. Работа опубликована на сервере препринтов Корнеллского университета.
Темная материя считается одним из ключевых компонентов Вселенной, хотя ее природа до сих пор остается неизвестной. Еще в 1930-х годах Фриц Цвикки предположил существование скрытой массы, а позже Вера Рубин и Кент Форд, исследуя вращение галактик, показали, что видимого вещества недостаточно для объяснения их динамики. Согласно современным представлениям, именно темная материя играет важную роль в формировании галактик и крупномасштабной структуры космоса.
Долгое время основными кандидатами на роль частиц темной материи считались слабо взаимодействующие массивные частицы — вимпы. Их популярность была связана с так называемым WIMP-чудом, объясняющим наблюдаемую плотность темной материи. Однако ни один эксперимент пока не подтвердил их существование, поэтому исследователи продолжают рассматривать альтернативные сценарии. Об этом ранее писал Naked Science.
В последние годы одним из важнейших инструментов изучения космоса стали гравитационные волны — рябь пространства-времени, возникающая при ускоренном движении массивных тел. Их существование предсказал Альберт Эйнштейн, а впервые они были напрямую зарегистрированы в 2015 году. Сегодня события фиксируют детекторы LIGO, VIRGO и KAGRA, а в перспективе к ним присоединятся LISA, Taiji и TianQin, способные наблюдать низкочастотные сигналы от более массивных систем.
Авторы нового исследования рассмотрели механизмы, с помощью которых темная материя может воздействовать на источники гравитационных волн. Если вокруг сверхмассивной черной дыры существует плотное облако невидимого вещества, объект меньшей массы, например черная дыра или нейтронная звезда, теряет энергию не только из-за излучения гравитационных волн, но и из-за взаимодействия с этим облаком. Такой процесс называют динамическим трением: частицы темной материи создают дополнительное сопротивление, меняя эволюцию орбиты и, как следствие, фазу и форму регистрируемого сигнала.
Кроме того, темная материя способна влиять и на распространение самих волн. Плотные скопления могут выступать в роли гравитационных линз, искривляя траекторию сигнала и изменяя его амплитуду. Это потенциально приводит к колебаниям интенсивности или даже к появлению нескольких копий одного события с небольшой задержкой по времени. Теоретически влияние невидимого вещества может проявляться и непосредственно в данных детекторов в виде характерных периодических сигналов.
Если подобные эффекты удастся обнаружить на практике, гравитационно-волновая астрономия может стать новым способом поиска темной материи. В этом случае ученые смогут изучать ее свойства по тонким искажениям сигналов от космических катастроф. Наиболее перспективной в этом отношении считается миссия LISA, запуск которой запланирован на 2034 год.
Читайте также:
- Россияне пожаловались на счета за коммуналку по 300 тысяч рублей
- Эксперты рассказали, что ждет рынок недвижимости в РФ в ближайшие годы
- Россиянам напомнили, в каких случаях можно требовать перерасчет за отопление
- Ужесточение контроля за деньгами россиян в 2026 году грозит блокировками
- Россиянам объяснили, что ведет к резкому росту платежей за ЖКХ
