|
Темная материя может коллапсировать в черные дыры
|
|
|
|
За пределами нашей Солнечной системы обнаружено более 5000 планет, что позволяет ученым исследовать эволюцию планет и рассмотреть возможность существования внеземной жизни. Теперь исследование Калифорнийского университета в Риверсайде, опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что экзопланеты, которые представляют собой планеты, вращающиеся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы, также могут служить инструментами для исследования темной материи.
|
|
|
|
Исследователи изучили, как темная материя, составляющая 85% вещества Вселенной, может воздействовать на экзопланеты размером с Юпитер в течение длительного периода времени. Их теоретические расчеты показывают, что частицы темной материи могут постепенно накапливаться в ядрах этих планет. Хотя темная материя никогда не была обнаружена в лабораториях, физики уверены, что она существует.
|
|
|
|
"Если частицы темной материи достаточно тяжелы и не аннигилируют, они могут в конечном итоге превратиться в крошечную черную дыру", - сказал первый автор статьи Мехрдад Форутан-Мехр, аспирант кафедры физики и астрономии, который работает с профессором физики и астрономии Хай-Бо Ю.
|
|
|
|
"Затем эта черная дыра может вырасти и поглотить всю планету, превратив ее в черную дыру с той же массой, что и первоначальная планета. Такой результат возможен только в рамках модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи".
|
|
|
|
|
|
|
Согласно модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи, частицы темной материи чрезвычайно массивны и не разрушают друг друга при взаимодействии. Исследователи сосредоточились на этой модели, чтобы показать, как сверхтяжелые частицы темной материи захватываются экзопланетами, теряют энергию и дрейфуют к их ядрам. Там они накапливаются и коллапсируют в черные дыры.
|
|
|
|
"На газообразных экзопланетах различных размеров, температур и плотностей черные дыры могут образовываться в обозримом масштабе времени, потенциально даже создавая множество черных дыр за время существования одной экзопланеты", - сказал Форутан-Мехр. "Эти результаты показывают, как исследования экзопланет могут быть использованы для поиска частиц сверхтяжелой темной материи, особенно в регионах, которые, как предполагается, богаты темной материей, таких как галактический центр нашего Млечного Пути".
|
|
|
|
К исследованию Форутан-Мехр присоединилась Тара Фетерольф, научный сотрудник отдела наук о Земле и планетах.
|
|
|
|
Форутан-Мехр объяснил, что до сих пор астрономы обнаруживали только черные дыры с массой, превышающей массу нашего Солнца. Он сказал, что большинство существующих теорий предполагают, что черные дыры должны быть как минимум такими же массивными.
|
|
|
|
"Открытие черной дыры с массой планеты стало бы крупным прорывом", - добавил он. "Это подтвердило бы тезис нашей статьи и предложило альтернативу общепринятой теории о том, что черные дыры размером с планету могли образоваться только в ранней Вселенной".
|
|
|
|
По словам Форутан-Мехра, экзопланеты практически не использовались в исследованиях темной материи в основном потому, что у ученых не было достаточного количества данных о них.
|
|
|
|
"Но в последние годы наши знания об экзопланетах значительно расширились, и несколько предстоящих космических миссий позволят провести еще более подробные наблюдения", - сказал он. "Благодаря этому растущему объему данных экзопланеты могут быть использованы для проверки различных моделей темной материи".
|
|
|
|
Форутан-Мехр сказал, что в прошлом ученые исследовали темную материю, наблюдая за такими объектами, как Солнце, нейтронные звезды и белые карлики, поскольку разные модели темной материи могут по-разному влиять на эти объекты. Например, некоторые модели предполагают, что темная материя может нагревать нейтронные звезды.
|
|
|
|
"Итак, если бы мы наблюдали старую и холодную нейтронную звезду, это могло бы исключить определенные свойства темной материи, поскольку теоретически ожидается, что темная материя будет их нагревать", - сказал он.
|
|
|
|
Он добавил, что многие экзопланеты (и Юпитер в нашей Солнечной системе), которые не превратились в черные дыры, могут помочь ученым исключить или уточнить модели темной материи, такие как модель сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи.
|
|
|
|
"Если бы астрономы обнаружили популяцию черных дыр размером с планету, это могло бы стать убедительным доказательством в пользу модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи", - сказал Форутан-Мехр. "По мере того, как мы продолжаем собирать больше данных и более детально изучать отдельные планеты, экзопланеты могут дать решающее представление о природе темной материи".
|
|
|
|
Форутан-Мехр отметил, что еще одно возможное воздействие темной материи на экзопланеты — и, возможно, на планеты нашей Солнечной системы — заключается в том, что она может нагревать их или заставлять испускать высокоэнергетическое излучение.
|
|
|
|
"Современные приборы недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить эти сигналы", - сказал он. "Возможно, их смогут улавливать телескопы будущего и космические миссии".
|
|
|
|
Источник
|
