Новое исследование предполагает, что темная материя, состоящая из аксионов, может звенеть в пространстве-времени, как в колоколе, но только если она сможет украсть энергию у черных дыр.
Одна из интригующих возможностей загадочного кандидата в темную материю заключается в том, что это может быть аксион. Существование аксионов первоначально было предсказано десятилетия назад, чтобы объяснить некоторые странные свойства сильного ядерного взаимодействия. Однако они пока не обнаружены ни в лаборатории, ни в экспериментах. Однако эта изменчивость сделала бы их идеальными кандидатами на роль темной материи, поскольку темная материя по определению редко, если вообще когда-либо, взаимодействует с нормальной материей.
Если бы темная материя была аксионом или какой-то частицей, родственной аксиону, то она имела бы очень странные свойства. Это будет самая легкая из когда-либо известных частиц, размер которой в некоторых моделях не превышает одной миллиардной массы электрона. Невероятная легкость этой частицы означает, что в космосе она будет вести себя очень странным образом. Он был бы настолько лёгким, что его квантово-волновая природа проявлялась бы в очень больших масштабах, то есть он действовал бы скорее как волна, чем как частица.
Эта волновая природа проявилась бы, среди прочего, в среде вращающихся черных дыр. Благодаря процессу, известному как суперизлучение, этот тип темной материи может украсть угловой момент у черной дыры. Это предотвратило бы падение темной материи за горизонт событий, а вместо этого она накапливалась бы вокруг черной дыры, как невидимая оболочка.
Но как только из черной дыры больше не удастся извлечь новую энергию, темная материя испарится. Согласно новому исследованию, темная материя будет звенеть в пространстве-времени, как колокол, и испускать огромное количество гравитационных волн.
Эти гравитационные волны будут иметь иную сигнатуру, чем те, которые известны в результате слияния черных дыр. И даже если бы они были намного слабее, они находились бы в том диапазоне частот, который могли бы обнаружить существующие и планируемые обсерватории гравитационных волн.
Исследователи предложили нам изучить существующие данные, чтобы найти возможные признаки этого типа темной материи, которая накапливается вокруг черных дыр. И если мы не найдем то, что ищем, мы сможем усовершенствовать будущие эксперименты по поиску этого удивительного сигнала.
