Исследователи считают, что наблюдения за гравитационными волнами от слияния черных дыр могут раскрыть природу темной материи.
Группа астрономов изучила распространения гравитационных волн в смоделированных Вселенных с разными типами темной материи. Анализ показал, что количества слияний черных дыр, которые смогут обнаружить обсерватории следующего поколения, покажет из каких частиц состоит темная материя.
Несмотря на убедительные доказательства того, что темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, в настоящее время нет единого мнения о ее природе. Например, неизвестно могут ли частицы темной материи сталкиваться с частицами барионной материи (такими как атомы или нейтрино), или они проходят прямо сквозь них, не взаимодействуя.
Чтобы ответить на этот вопрос, можно исследовать формирование галактик в плотных ареолах темной материи. Если частицы сталкиваются друг с другом, структура темной материи становится рассеянной, в результате чего образуется меньше галактик. Проблема этого подхода состоит в том, что подобные галактики очень малы и очень далеки от нас и современные телескопы не дают достаточной четкости для ответа на этот вопрос.
Исследователи смоделировали разные варианты Вселенной, в которых темную материю составляют различные гипотетические частицы. Анализ показал, что в тех из них, где темная материя сталкивается с атомами и нейтрино в далекой Вселенной наблюдается меньшее количество слияний черных дыр, вызывающих гравитационные волны.
Разница не настолько большая, чтобы ее могли зафиксировать существующие обсерватории, наблюдающие за распространением гравитационных волн, но она должна стать заметной для проектируемых наблюдательных станций следующего поколения, добавляют ученые.
Данные о гравитационных волнах третьего поколения предложат новый и независимый способ проверить текущую модель, описывающую эволюцию нашей Вселенной, и прольют свет на еще неизвестную природу темной материи.
Майри Сакеллариаду, профессор Королевского колледжа Лондона и соавтор исследования
На обложке: симуляция слияния двух черных дыр. Изображение: Werner Benger, NASA