Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали теоретическую модель, согласно которой сверхтяжелая темная материя способна накапливаться внутри газовых гигантов, подобных Юпитеру, и вызывать их гравитационный коллапс в микроскопические черные дыры.

Это не подтвержденное наблюдение, а гипотетический сценарий, зависящий от конкретных параметров темной материи и условий в галактике.

Модель предполагает, что частицы темной материи с массой более миллиона гигаэлектронвольт захватываются гравитацией планеты, оседают в ее ядре и, не аннигилируя, накапливаются до критической массы. В результате может образоваться крошечная черная дыра, которая либо испарится из-за излучения Хокинга, выделяя тепло и частицы, либо поглотит планету изнутри, превратив ее в объект планетной массы. Такие процессы вероятнее в регионах с высокой плотностью темной материи, например, ближе к центру Млечного Пути.

Авторы подчеркивают условность сценария: он требует неаннигилирующей темной материи с определенным сечением взаимодействия. Время до коллапса варьируется от миллионов лет до месяцев в экстремальных случаях, но на сегодня нет наблюдательных подтверждений. Работа предлагает проверять гипотезу через мониторинг температур экзопланет и поиск аномальных сигналов в инфракрасном диапазоне.

Это исследование открывает перспективы для миссий вроде Roman и Habitable Worlds Observatory, которые смогут искать "перегретые" планеты или плането-массовые компактные объекты как косвенные признаки взаимодействия с темной материей. Ученые отмечают, что такие тесты помогут сузить параметры темной материи, остающейся одной из главных загадок физики.

Высокочувствительный квантовый датчик из Йены преодолел почти 9000 километров: он был доставлен на грузовике до Гамбурга, затем на корабле через Атлантику и, наконец, по суше до Вассураса в Бразилии.

В кампусе Национальной обсерватории исследователи из Института фотонных технологий имени Лейбница (Leibniz-IPHT) в Йене совместно с бразильскими партнерами установили новую измерительную станцию. Эта станция является частью глобального проекта GNOME, который нацелен на решение одной из величайших нерешенных загадок современной физики — природы темной материи.

Темная материя не может быть обнаружена с помощью традиционных методов измерения, однако ее влияние на движение галактик и структуру космоса очевидно. Понимание ее природы остается одной из ключевых задач в физике.

Международная коллаборация GNOME (Глобальная сеть оптических магнитометров для поиска в экзотической физике) занимается поиском признаков гипотетических частиц, таких как аксионы, которые могут взаимодействовать с атомами в магнитометрах.

"Наша станция основана на магнитометре с оптической накачкой, который использует лазерный луч для перевода атомов цезия в определенные квантовые состояния," — объясняет доктор Тео Шолтес, физик из Лейбниц-ИПХТ. "Если это состояние изменится, например, под воздействием поля темной материи, мы сможем измерить это с высокой точностью."

Технология датчика, включающая магнитное экранирование, лазерную стабилизацию и системное управление, была разработана, изготовлена и протестирована в лаборатории Лейбница в Йене.

Новая станция GNOME в Бразилии стала первой постоянно действующей станцией сети в Южном полушарии. Это расширение географии имеет особое значение для проекта. "С установкой станции в Вассурасе мы улучшаем нашу способность триангулировать потенциальные события, что позволяет более точно определять их источник, сравнивая сигналы с нескольких станций. Это похоже на метод обнаружения гравитационных волн," — добавляет Тео Шолтес.

Представьте, что вы смотрите на ночное небо. Мириады звезд, сияющие галактики, туманности... Но что, если вам скажут, что всё это великолепие, всё вещество, из которого состоят звезды, планеты и даже мы сами – лишь жалкие 15% от общей материи Вселенной? Остальные 85% – нечто загадочное, невидимое, неуловимое. Нечто, что мы называем Темной Материей.

Темная материя не излучает, не поглощает и не отражает свет (электромагнитное излучение) ни в каком известном нам диапазоне. Мы видим только ее гравитационное воздействие. Что же она собой представляет? Физики выдвигают несколько гипотез, каждая из которых – увлекательная глава в научном детективе.

Будущее Вселенной зависит от ее общей плотности и свойств темной энергии (еще более загадочной субстанции, ответственной за ускоренное расширение). Темная Материя, обладая массой, работает против расширения, пытаясь сжать Вселенную обратно. Однако пока темная энергия побеждает. Темная Материя определяет темп этого расширения на крупных масштабах и будет влиять на то, как долго будут формироваться новые галактики и звезды. Она – гравитационный якорь в бушующем океане расширения.

Это всего лишь неполный анонс статьи. О темной материи с изложением всех теорий о ее сущности, о ее роди во вселенной, о перспективах исследования темной материи читайте в подробной статье на Дзене по ссылке: Темная материя. Призрачная паутина Вселенной.

Темная материя почти не взаимодействует с обычными веществами, из которых состоят звёзды, планеты и мы с вами. Она словно предпочитает быть одна. Однако учёные предполагают, что частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом и даже уничтожать друг друга — этот процесс называется аннигиляцией. Для этого нужна высокая плотность темной материи, и тогда астрофизики смогут заметить её по выделяющейся энергии.

Недавно учёные предложили, что такая аннигиляция может происходить внутри особых космических объектов — коричневых карликов. Это объекты, которые больше планет, но меньше звёзд. Они не достаточно большие, чтобы в них начались обычные ядерные реакции, которые делают звёзды яркими. Поэтому коричневые карлики тусклые и холодные.

Если в коричневом карлике накапливается много темной материи, то частицы темной материи могут аннигилировать внутри него, выделяя энергию и нагревая его. Такой объект учёные называют «тёмным карликом». Эти тёмные карлики могут быть ярче и теплее обычных коричневых карликов, и их можно будет заметить.

Особый признак тёмных карликов — наличие лития-7, редкого изотопа лития. В обычных коричневых карликах литий со временем исчезает из-за ядерных реакций, а в тёмных карликах он сохраняется благодаря дополнительному нагреву от темной материи.

Если астрономы найдут такие объекты с сохранённым литием, это будет сильным доказательством существования темной материи и поможет понять, из чего она состоит. Возможно, это частицы, которые называются WIMP (слабо взаимодействующие массивные частицы).

Таким образом, поиск и изучение тёмных карликов может помочь раскрыть тайну темной материи — одной из самых больших загадок космоса.