Ловцы теней: революционный подход к обнаружению темных компактных объектов
Темная материя остается одной из самых загадочных составляющих Вселенной, поскольку она не взаимодействует с электромагнитным излучением и не может быть обнаружена традиционными астрономическими методами. Однако физики продолжают разрабатывать новые подходы к ее поиску, включая гипотезу о существовании темных компактных объектов (ТКО) – плотных структур, состоящих из частиц темной материи.
Недавно исследователи из Университета Квинс и Канадского института астрофизики им. Артура Б. Макдональда предложили инновационный метод обнаружения ТКО через анализ их влияния на свет далеких звезд. Как объясняет соавтор работы Джозеф Браманте:
«Лео Ким, Мелисса Даймонд и я говорили о нашей недавней работе по диссипативной темной материи, образующей компактные объекты. Одной из рассмотренных нами моделей был компактный объект, образованный темной материей, охлаждающейся за счет испускания темных фотонов. Нам пришло в голову, что этот процесс рассеяния темных фотонов может также применяться к видимым фотонам».
Это наблюдение привело к идее, что если ТКО проходит между Землей и звездой, он может рассеивать или поглощать ее свет, вызывая кратковременное затемнение. В отличие от микролинзирования, которое усиливает свет из-за гравитационного искривления лучей, данный эффект, напротив, должен приводить к его ослаблению.
«Поиски компактных объектов темной материи уже проводились с использованием эффекта микролинзирования, когда звездный свет фокусируется вокруг компактных объектов и усиливается. Эффект, который мы обнаружили, похож – видимый свет может рассеиваться или поглощаться компактными объектами темной материи, заставляя звезды казаться тусклыми», – поясняет Джозеф Браманте.
Для проверки этой гипотезы ученые предложили использовать данные крупных звездных обзоров, таких как OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) и EROS-2 (Experience de Recherche d’Objets Sombres), изначально предназначенных для поиска гравитационного линзирования и массивных компактных объектов.
«Наше исследование демонстрирует новый плодотворный подход к поиску темной материи, который может быть использован в рамках звездных обзоров, таких как OGLE. В будущем эти усилия могут также быть направлены на поиск звездного затемнения», – отмечает Джозеф Браманте.
Анализ показал, что такой метод действительно может быть эффективным, особенно если ТКО обладают определенными параметрами массы и сечения взаимодействия с фотонами. Однако исследователи признают, что сигнал затемнения может быть слабым и его необходимо отличать от других астрофизических явлений, таких как прохождение пылевых облаков.
В ближайших планах команды – дальнейшее изучение природы ТКО.
«Теперь мы планируем продолжить исследование космологического формирования и структуры компактных объектов темной материи. Улучшенное понимание этих явлений позволит нам точнее определить, как будет выглядеть сигнатура звездного затемнения», — говорят ученые.
Это исследование открывает новое направление в поиске темной материи, демонстрируя, как переосмысление существующих данных может привести к важным открытиям.