Темная материя играет фундаментальную роль в нашем понимании Вселенной, но ее природа остается загадкой. Раскрытие тайны темной материи представляет собой ключевую задачу космологии и физики элементарных частиц.
Исследователи из Института фундаментальных исследований Тата, Индийского института науки и Калифорнийского университета в Беркли объединили свои усилия, представив новый метод исследования темной материи. Они используют поиск гравитационных волн для выявления возможного воздействия темной материи на нейтронные звезды.
Согласно Сулагне Бхаттачарьи, аспиранту Института фундаментальных исследований Тата и главному автору статьи, опубликованной в Physical Review Letters, частицы темной материи в галактике могут собираться в нейтронных звездах из-за их негравитационных взаимодействий. Эти частицы формируют плотное ядро, которое может коллапсировать в маленькую черную дыру, особенно если частица темной материи тяжела и не имеет антиматерии - сценарий, сложный для проверки в лабораторных условиях.
Исследование также отмечает, что наблюдения гравитационных волн могут предоставить уникальную возможность проверки слабых взаимодействий тяжелой темной материи на уровне, недоступном современным экспериментам с темной материей. Ограничения, установленные этим исследованием, приобретают особую важность, предоставляя возможность изучить теории темной материи, которые лежат за пределами текущих возможностей детекторов, таких как XENON1T, PANDA и LUX-ZEPLIN.
Руководители исследования отмечают, что отсутствие обнаружения массовых слияний черных дыр малой массы с помощью наблюдений гравитационных волн также налагает жесткие ограничения на свойства темной материи. Даже несмотря на текущие ограничения, будущие обновления и дополнительные детекторы, такие как Advanced LIGO, Cosmic Explorer и телескоп Эйнштейна, предоставят новые возможности для расширения наших знаний о темной материи и ее влиянии на эволюцию Вселенной.