Темная материя может превращать гигантские планеты в черные дыры

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде предложили использовать экзопланеты для изучения темной материи. Их теоретические расчеты показывают, как сверхтяжелые частицы темной материи могут накапливаться в ядрах планет и превращать их в черные дыры.


Ученые предполагают, что газовые гигантские экзопланеты могут превращаться в черные дыры, если на них накопится достаточно темной материи. Обнаружение черной дыры размером с планету стало бы судьбоносным ключом к разгадке истинной природы темной материи.

Темная материя — неуловима. Она не взаимодействует с электромагнитным излучением — не поглощает и не испускает свет. Частицы темной материи проходят сквозь обычное вещество, почти не взаимодействуя с ним. Мы можем обнаружить ее только по гравитационному воздействию на видимую материю.

Более 5000 экзопланет, открытых за пределами Солнечной системы, могут стать инструментом для изучения одной из главных загадок Вселенной — темной материи. Исследователи опубликовали в журнале Physical Review D работу, предлагающую принципиально новый подход к поиску неуловимых частиц темной материи.

Темная материя составляет 85% всего вещества во Вселенной, однако до сих пор не была обнаружена в эксперименте. Все доказательства ее существования — косвенные. Ученые сосредоточились на модели сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи. Согласно этой модели частицы темной материи обладают огромной массой и не уничтожают друг друга при взаимодействии.



Темная материя и темная энергия, составляющие большую часть Вселенной, — неуловимые силы, определяющие космическую структуру и расширение. Ученые по всему миру используют передовые технологии, чтобы разгадать эти тайны.

Планеты — это ловушки для темной материи

Теоретические расчеты показывают, что частицы темной материи могут постепенно накапливаться в ядрах газовых гигантов размером с Юпитер. Захваченные гравитационным полем планеты, они теряют энергию и дрейфуют к центру, где со временем могут коллапсировать в микроскопическую черную дыру.

«Если частицы темной материи достаточно тяжелые и не аннигилируют, они могут в конечном итоге коллапсировать в крошечную черную дыру», — объяснил ведущий автор исследования Мехрдад Форутан-Мехр. — «Эта черная дыра затем может расти и поглотить всю планету, превратив ее в черную дыру с массой исходной планеты».


Показана плотность темной материи (слева), переходящая в плотность газа (справа).
Illustris Collaboration

Обнаружение популяции черных дыр планетарной массы стало бы мощным доказательством в пользу модели сверхтяжелой темной материи.

Исследование открывает новые возможности для астрономии. Обзоры экзопланет могут стать инструментом охоты за сверхтяжелыми частицами темной материи, особенно в регионах с ее высокой концентрацией, таких как центр Млечного Пути. Будущие телескопы смогут обнаруживать дополнительные эффекты — нагрев планет или излучение высокоэнергетических частиц под воздействием темной материи.