В статье, опубликованной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, физики из Центра передового опыта ARC по физике частиц темной материи при Мельбурнском университете выяснили, что энергия, передаваемая при столкновении и аннигиляции частиц темной материи внутри нейтронных звезд, может приводить к их быстрому нагреву.
Ранее считалось, что передача энергии займёт очень много времени, иногда превышающее возраст Вселенной, что делало этот процесс несущественным. Но новые расчеты показали, что значительная часть энергии высвобождается всего за несколько дней.
Профессор Николь Белл из Мельбурнского университета пояснила, что эти результаты впервые показывают, что большая часть энергии выделяется в кратчайшие сроки.
Поиски темной материи — одна из самых захватывающих детективных историй в науке. Темная материя составляет 85% материи во Вселенной, но она не взаимодействует со светом, что делает её невидимой для наших телескопов. Мы знаем о её существовании благодаря гравитационному воздействию на объекты, которые мы видим.
Она отметила, что экспериментальное наблюдение темной материи является сложной задачей из-за необходимости создания больших детекторов. Нейтронные звезды, действуя как естественные детекторы, могут собирать темную материю в течение длительного времени, что делает их отличным объектом для исследований.
Нейтронные звезды образуются при коллапсе сверхмассивных звёзд, имея массу, сравнимую с массой Солнца, но сжатую в шар диаметром всего 20 км. Ещё более плотные звёзды превращаются в чёрные дыры. Темная материя очень трудноуловима из-за слабого взаимодействия с обычной материей. Тем не менее, плотность нейтронных звёзд увеличивает вероятность взаимодействия частиц темной материи с нейтронами. Если такие взаимодействия происходят, темная материя теряет энергию и попадает в ловушку внутри звезды, постепенно накапливаясь там.
Кандидат наук из Мельбурнского университета Майкл Виргато заявил, что этот процесс может нагреть старые, холодные нейтронные звезды до уровня, который можно будет наблюдать, или даже привести к их коллапсу в чёрные дыры.
Если энергия будет передаваться быстро, нейтронная звезда нагреется. Это произойдёт, если темная материя будет многократно взаимодействовать со звездой, передавая всё больше энергии. Исследователи выяснили, что 99% энергии передаётся всего за несколько дней.
Это открытие даёт надежду на то, что наблюдения за нейтронными звёздами помогут лучше понять взаимодействие темной и обычной материи, проливая свет на природу темной материи.