«Блуждающие волны» темной материи могут нарушить орбиты звезд
Новое интересное исследование предполагает, что массивные, невидимые скопления темной материи могут оказывать влияние на бинарные звезды. Если это так, то эти тонкие возмущения предоставят уникальную возможность разгадать тайну, окружающую ее природу.
Загадка темной материи
На протяжении десятилетий астрономы внимательно изучали внешние просторы Вселенной и собрали множество неоспоримых доказательств, подтверждающих существование темной материи. Эта загадочная субстанция, неуловимая для традиционных средств обнаружения, остается невидимой для наших самых совершенных приборов. Однако, несмотря на свою скрытность, она играет фундаментальную роль в космической динамике, внося значительный вклад в общую массу галактик и структуру наблюдаемой Вселенной.
Первоначально ученые предположили, что темная материя может состоять из массивных слабо взаимодействующих частиц, известных как Вимп. Однако, несмотря на многочисленные попытки, эксперименты по обнаружению этих частиц не дали убедительных результатов.
Столкнувшись с этой проблемой, исследователи расширили свои взгляды и предложили интригующую альтернативную модель. Согласно этой новой теоретической схеме, частица, составляющая темную материю, должна быть невероятно легкой, даже превосходящей по легкости нейтрино - частицу, которая уже известна своей почти неуловимой массой. Эта смелая идея открыла новые направления исследований и подтолкнула ученых к поиску новых путей понимания природы этой загадочной субстанции. Один из них предполагает, что огромные скопления темной материи могут играть решающую роль в космической динамике, влияя на структуру и эволюцию галактик и звездных систем.
Волны темной материи
Как уже упоминалось выше, согласно этой теоретической модели, частица темной материи должна быть невероятно легкой, превосходящей массу электрона более чем в миллиард миллиардов раз. Такая экстремальная легкость придавала бы темной материи особые свойства, позволяя ей действовать подобно волнам в масштабах, сравнимых или превышающих масштабы Солнечной системы.
В ответ на эту инновационную перспективу группа китайских астрономов занялась изучением этой модели и поиском способов наблюдения за сверхлегкой темной материей. Согласно этой теории, сверхлегкая темная материя перемещается по космосу не в виде отдельных частиц, а представляет собой невидимый океан, окутывающий каждую галактику. И подобно тому, как земные океаны могут генерировать волны, эта сверхлегкая темная материя также может испытывать колебания, некоторые из которых собираются в когерентные структуры, называемые солитонами.
Цель — бинарные пары
Эти солитоны были бы совершенно невидимы, но их огромный размер мог бы тонко влиять на гравитационную среду вокруг них. Хотя их влияние на большинство объектов в галактике, как правило, минимально, пары бинарных звезд все же могут быть чувствительны к этим солитонам.
Напомним, что эти объекты состоят из двух звезд, вращающихся вокруг общего центра масс под действием их взаимной гравитации. По сравнению с другими более массивными системами, такими как звездные скопления или галактики, гравитационная связь между двумя звездами в бинарной паре относительно слаба. Это означает, что звезды менее сильно связаны друг с другом гравитацией.
В результате внешние возмущения, например, вызванные массивными объектами или астрофизическими явлениями, могут оказывать более значительное влияние на эти объекты. Например, если солитон сверхлегкой темной материи пересечет гравитационное поле пары бинарных звезд, он может вызвать тонкие изменения в их орбитах, оказывая на них небольшую гравитационную силу.
Теперь исследователи планируют определить все пары крупных бинарных звезд в каталоге Gaia, включающем миллиарды ближайших к Солнцу звезд, с целью проведения будущих наблюдений. Нарушения в орбитах этих звезд могут дать ценный ключ к разгадке природы и распределения загадочной темной материи, потенциально более показательный, чем эксперименты, проводимые в наземных лабораториях.
Исследователи опубликовали свою работу на сервере предварительной публикации в апреле. Исследование еще не прошло рецензирование.