Почему нейтронные звезды считают идеальными ловушками для темной материи

Представьте себе космический пылесос невероятной мощности. Именно так, по мнению астрофизиков из Мельбурна, работают нейтронные звезды — они могут быть идеальными ловушками для темной материи. Их чудовищная плотность не позволяет загадочным частицам просто пролететь сквозь них, как сквозь Землю или Солнце. Вместо этого темная материя застревает внутри и начинает разогревать звезду — и этот нагрев мы потенциально можем увидеть.

Вот вам парадокс: темная материя составляет 85% всего вещества во Вселенной, но мы не можем её ни увидеть, ни потрогать. Мы лишь чувствуем её гравитационную хватку, удерживающую галактики от разлёта.

Теория теорией, но учёным нужны не просто красивые уравнения, а реальные, осязаемые доказательства. Иначе как быть уверенным, что тёмная материя — это не просто математическая фантазия?

Почему нейтронные звезды считают идеальными ловушками для темной материи

Создавать детекторы на Земле — дело дорогое и хлопотное. Гигантские установки пока молчат, не фиксируя ничего. Может, они просто недостаточно огромны? А что, если сама природа уже создала для нас идеальные детекторы, которые копили тёмную материю миллиарды лет? «Нейтронные звезды — это и есть такие естественные детекторы», — говорит профессор Николь Белл, соавтор исследования.

Всё дело в плотности. Частица тёмной материи, пролетающая сквозь пустое пространство Солнца, скорее всего, ни с чем не столкнётся. Но в суперплотной нейтронной звезде столкновение с одним из триллионов нейтронов почти неизбежно. Частица теряет энергию, попадает в гравитационную ловушку и остаётся там навсегда. Звезда становится хранилищем невидимой материи.

Невидимый котёл: как тёмная материя греет звезду

Если передача энергии от накопленной тёмной материи к звезде идёт быстро, звезда должна нагреваться. Но долгое время считалось, что этот процесс растянется на сроки, сравнимые с возрастом Вселенной — то есть мы его просто не застанем. Оказалось, всё куда динамичнее.

Новые расчёты показали, что 99% энергии может передаться всего за несколько дней! Главный механизм здесь — аннигиляция, когда частица тёмной материи сталкивается со своей античастицей, и обе превращаются в чистую энергию.

«Быстрый разогрев — это отличная новость для наблюдателей, — объясняет профессор Белл. — Это значит, что мы можем увидеть нейтронные звёзды, которые заметно горячее, чем должны быть. Конечно, это не повод закрывать наземные лаборатории. Но если мы хотим наконец-то понять эту невидимую субстанцию, которая пронизывает всё вокруг, нам придётся использовать все возможные методы, включая наблюдение за этими космическими ловушками». Не слишком ли мы полагаемся на технологии, игнорируя готовые инструменты, которые нам подарила Вселенная?