Считается, что темная материя составляет большую часть материи во Вселенной, но она взаимодействует с окружающей средой только посредством гравитации. Если две сталкивающиеся черные дыры пройдут через плотную область темной материи и сольются, гравитационные волны, распространяющиеся в пространстве и времени, могут нести в себе отпечаток этой темной материи. Теперь физики, возможно, смогут обнаружить ее следы в гравитационных волнах, которые регистрируются на Земле.
Исследователи из Массачусетского технологического института (США) и европейских научных центров разработали метод, позволяющий предсказать, как должна выглядеть гравитационная волна, если бы она исходила от черных дыр, движущихся сквозь темную материю, а не через пустое пространство. Они применили этот метод к общедоступным данным о гравитационных волнах, ранее полученным с помощью глобальной сети обсерваторий (LVK, LIGO-Virgo-KAGRA), которые регистрируют гравитационные волны от слияния черных дыр и других далеких астрофизических источников.
Исследователи изучили гравитационно-волновые сигналы, зафиксированные во время первых трех сеансов наблюдений с помощью LVK. Для каждого события команда сравнивала фактическую картину с моделью того, как выглядел бы сигнал, если бы он был вызван в среде с темной материей. Они также сравнили гравитационную волну с более ожидаемым сценарием, при котором сигнал возник в вакууме.
Из 28 наиболее четких сигналов ученые определили, что 27 были вызваны слиянием черных дыр в вакууме. Однако в структуре одного, возможно, присутствуют следы темной материи.
Новый метод позволяет по-новому анализировать данные о гравитационных волнах на предмет признаков темной материи, которые физики затем могут изучить и подтвердить с помощью других технологий.
Мы знаем, что темная материя окружает нас. Она просто должна быть достаточно плотной, чтобы мы могли наблюдать ее воздействие. Черные дыры создают механизм для увеличения плотности темной материи, и теперь мы можем искать ее, анализируя гравитационные волны, которые возникают при их слиянии.
Ранее немецкие студенты собрали компактный детектор для поиска темной материи.
