В бескрайних просторах Вселенной скрывается одна из величайших загадок современной физики – темная материя. Эта таинственная субстанция, составляющая около 27% всей массы-энергии во Вселенной, по-прежнему ускользает от нашего понимания.
Прослушать статью:
Однако недавнее исследование предлагает новый подход к изучению темной материи, используя в качестве космических лабораторий одни из самых экстремальных объектов – нейтронные звезды.
Нейтронные звезды – это бывшие массивные звезды, потерявшие оболочку в результате мощнейшего взрыва сверхновой. Оставшееся после взрыва ядро, состоящее из сверхплотного вещества, сжимается гравитацией до невообразимо малых размеров – всего лишь в несколько десятков километров в диаметре. Эти крошечные, но невероятно массивные объекты обладают колоссальными гравитационными полями, способными притягивать и концентрировать темную материю.
Согласно некоторым теоретическим моделям, частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом, сталкиваться и даже распадаться на частицы, которые мы можем наблюдать. Если это так, то вокруг нейтронных звезд должны образовываться скопления темной материи, которые, в свою очередь, будут влиять на свойства самих звезд.
Ученые предположили, что при захвате темной материи нейтронными звездами должен происходить процесс термализации – выделение тепловой энергии в результате столкновений и аннигиляции частиц темной материи. Этот процесс может привести к значительному разогреву нейтронных звезд, что можно зарегистрировать с помощью современных телескопов.
Исследователи рассмотрели различные модели темной материи и рассчитали, как быстро может происходить термализация. Оказалось, что в зависимости от конкретной модели, тепловое равновесие между темной материей и нейтронной звездой может быть достигнуто всего за несколько лет или десятков тысяч лет – мгновение по космическим меркам.
Если эта гипотеза верна, то темная материя может оказывать заметное влияние на эволюцию нейтронных звезд. Наблюдая необычно горячие нейтронные звезды или анализируя спектральные характеристики этих объектов, ученые смогут выявить присутствие темной материи и даже определить ее свойства.
Нейтронные звезды, эти уникальные космические печи, могут не только пролить свет на природу одной из величайших тайн Вселенной, но и открыть новую главу в изучении фундаментальных законов физики.
Статья опубликована в Журнале космологии и физики астрочастиц.
Читайте также: Если антиматерия так недолговечна, то почему ученые пытаются ее создавать?
