Ее больше всего во Вселенной: физики выяснили, из чего состоит загадочная темная материя

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет Space.

Темная материя является предметом многих исследований и недавно, как уже писал Фокус, ученые выяснили, сколько она может существовать. Эти цифры впечатляют.

Излучение Хокинга и черные дыры

В 70-х годах прошлого века знаменитый физик Стивен Хокинг выяснил, что черные дыры могут медленно выпускать излучение благодаря сложному взаимодействию между их горизонтами событий и квантовыми полями. Из-за этого излучения черные дыры постепенно теряют массу, уменьшаются и исчезают (этот процесс еще называют испарением) в результате явления, известного сейчас, как излучение Хокинга.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Также Хокинг предположил, что условия после Большого взрыва помогли заполнить космос первичными черными дырами, которые были созданы путем сжатия чрезвычайно плотных участков материи под действием гравитации. Первичные черные дыры должны иметь маленький размер, а значит ученые должны были бы увидеть, как они исчезают.

Некоторые теории предполагают, что именно из первичных черных дыр может состоять темная материя, которая составляет более 80% массы Вселенной, но которую не еще не видели напрямую. Но несмотря многолетние наблюдения никаких намеков на испарение первичных черных дыр астрофизики так и не обнаружили.

"Темный заряд" черной дыры

Но в своих исследования Стивен Хокинг изучал только простейший первичной черной дыры, которая не имеет электрического заряда. Позже физики выяснили, что заряженные черные дыры могут иметь гораздо более длительное время жизни. Но Вселенная, даже в самые первые мгновения после Большого взрыва, в целом была и остается электрически нейтральной, поэтому ученые не ожидают, что какие-либо первичные черные дыры будут нести заряд. Но авторы нового исследования считают, что первичные черные дыры могут нести новый вид электрического заряда, который еще предстоит обнаружить.

Разные исследования ранее предполагали, что темная материя может состоять из неизвестных видов частиц, все из которых взаимодействуют различными способами. Например, вместо электронов, взаимодействующих через фотоны, могут быть темные электроны, взаимодействующие через темные фотоны. Это не просто новые частицы, а совершенно новые силы природы, действующие способом, который выходит за рамки известной физики.

Из чего состоит темная материя?

Авторы нового исследования обнаружили, что если темных электронов было очень много в ранней Вселенной, то они могли заряжать первичные черные дыры таким образом, как это не могли сделать обычные электроны. Эти заряженные первичные черные дыры в результате должны были получить значительно более продолжительное время жизни. Это означает, что эти черные дыры все еще могут находится в современном космосе, и могут составлять темную материю.

Физики обнаружили, что сами темные электроны не обязаны остаться в современной Вселенной. Они должны были присутствовать только в очень ранней Вселенной, когда они участвовали в предоставлении заряда первичным черным дырам, а затем могли полностью исчезнуть. Но первичные черные дыры получили достаточно заряда, чтобы быть стабильными и не испаряться, считают ученые. Это может объяснить, почему ученые до сих пор не видели испаряющихся первичных черных дыр. У них просто не было достаточно времени, чтобы исчезнуть.

Новая теория является весьма спорной, и все же авторы исследования показали, каким образом первичные черные дыры могли заполнить Вселенную, чтобы объяснить известное количество темной материи. Но эту теорию еще предстоит проверить. Для этого нужно найти способ обнаружить первичные черные дыры.

Как уже писал Фокус, ученые выяснили, как на самом деле создается золото. Гамма-всплески, самые мощные взрывы в космосе, предоставили возможность ученым раскрыть механизм создания самых тяжелых химических элементов во Вселенной.