Квантов феномен: Аксионите на тъмната материя деформират структурата на пространство-времето

Учените предполагат, че тъмната материя, състояща се от аксиони може да предизвика вибрации на пространство-времето, ако успее да заимства енергия от черни дупки. Аксионите, предложени преди десетилетия, за да обяснят особеностите на силното взаимодействие, все още не са открити експериментално. Тяхната неуловимост обаче ги прави подходящи кандидати за тъмна материя, която почти не взаимодейства с обикновената материя.

Ако тъмната материя наистина е съставена от аксиони или свързани с тях частици, тя има необичайни свойства. Тези частици може да са невероятно леки – милиард пъти по-малки от масата на електрона. Тази малка стойност на масата предполага, че те се държат по-скоро като вълни, отколкото като частици, особено в мащаба на пространството.

Едно от проявленията на тази вълнова природа може да се наблюдава в близост до въртящи се черни дупки. Чрез процес, известен като свръхизлъчване, тъмната материя е в състояние да отнеме ъгловия момент от черната дупка, като я предпазва от падане над хоризонта на събитията. Вместо това аксионите образуват невидима обвивка около черната дупка.

Когато цялата налична енергия на черната дупка се изчерпи, тъмната материя започва да се изпарява, предизвиквайки вибрации в пространство-времето. Тези вибрации създават мощни гравитационни вълни, които се различават от тези, създавани от сливащи се черни дупки. Въпреки по-малката си сила тези вълни могат да бъдат засечени от настоящите и планираните обсерватории за гравитационни вълни поради специфичната им честота.

Сега екип от учени заяви, че черните дупки могат да бъдат идеален опитен полигон за изучаване на един от кандидатите за тъмна материя – аксионите. Резултатите им са представени в статия, публикувана през октомври в базата данни за препринти arXiv.

Изследователите предлагат внимателно да се проучат съществуващите данни за следи от такива явления и да се адаптират бъдещи експерименти за по-точно търсене на такива сигнали. Дори и да не бъде намерено потвърждение, това ще помогне за по-доброто разбиране на природата на тъмната материя и за усъвършенстване на методите за нейното изследване.