Ученые предложили новую гипотезу, что темная материя, если она состоит из гипотетических аксионов, может взаимодействовать с черными дырами, вызывая возмущения в пространстве-времени. Их выводы были опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Аксионы — это частицы, предложенные для объяснения аномалий сильного ядерного взаимодействия. Если темная материя действительно состоит из аксионов, это сделало бы их идеальным кандидатом, поскольку эти частицы почти не взаимодействуют с обычной материей. Аксионы являются чрезвычайно легкими, в некоторых моделях их масса составляет лишь миллиардную часть массы электрона. Из-за такой малой массы аксионы проявляют себя скорее как волны, а не частицы, что особенно важно для их поведения в космосе.
Исследователи предположили, что из-за своей волновой природы аксионная темная материя может взаимодействовать с вращающимися черными дырами через процесс, известный как сверхизлучение. Это позволяет темной материи красть угловой момент черной дыры, что предотвращает падение аксионов за горизонт событий. В результате этого взаимодействия аксионы начинают накапливаться вокруг черной дыры, создавая своего рода невидимое облако.
Когда энергия черной дыры больше не может быть использована для взаимодействия с аксионной материей, последняя начинает испаряться. В процессе испарения темная материя должна генерировать гравитационные волны, которые распространяются в пространстве-времени, напоминая звуковой сигнал колокола. Эти волны, по утверждениям ученых, отличаются от гравитационных волн, обнаруженных при слияниях черных дыр, как по своей амплитуде, так и по частотной характеристике.
Хотя эти гравитационные волны намного слабее известных, их частотный диапазон позволяет современным и будущим обсерваториям гравитационных волн потенциально зафиксировать этот сигнал. По словам исследователей, эти характеристики делают их обнаружение возможным, если провести более тщательный анализ существующих данных.
В случае отсутствия подтверждения подобного сигнала в имеющихся данных эксперименты можно настроить так, чтобы усилить вероятность обнаружения аксионной темной материи. Это открытие может дать важные ключи к пониманию природы темной материи и взаимодействий с черными дырами.
