Як Китай може потрапити в нору кротовую

Днями в обсерваторії LIGO знову зафіксували гравітаційні хвилі. Як і в перший раз, коливання виникли в процесі злиття двох чорних дір. В результаті чого виникла одна гігантська діра, розміри якої в 21 раз більше, ніж у Сонця. Астрономи говорять, що виявлення гравітаційних хвиль відкрило нову еру у вивченні космосу, наблизивши до розгадки темної матерії, яка становить більшу частину маси Всесвіту.

Дослідники з Університету Джонса Хопкінса опублікували в новому номері наукового журналу Physical Review Letters статтю, в якій кажуть, що подвійна чорна діра, виявлена LIGO, може бути частиною темної матерії. Незважаючи на те, що темної матерії майже в чотири рази більше, ніж звичайної (за оцінками вчених, вона становить 84.5% відсотка від усієї матерії), дослідити її дуже складно. Проблема в тому, що темна матерія не може випромінювати електромагнітне випромінювання і не взаємодіє з ним. Через це така форма речовини недоступна для прямого спостереження. Однак ця загадкова субстанція не може проявити себе в гравітаційній взаємодії, надаючи вплив на те, як рухаються планети, зірки і галактики. Тобто, можна виявити гравітаційні ефекти. Вчені вважають, що саме чорні діри, що породжують гравітаційні хвилі і утворюються при колапсі зірок, приведуть нас до розуміння природи темної матерії.

Група фізиків з Університету Джона Хопкінса звернула увагу на розмір породили нову хвилю гравітації чорних дір, виявлених LIGO. Маса чорних дір вимірюється у значенні, кратному масі Сонця. Як показало комп'ютерне моделювання, в однієї з зіткнулися чорних дір маса 36 сонячних, а в іншої - 29. Тобто, вони занадто великі, щоб відповідати масі звичайних чорних дірок, але занадто малі, щоб бути сверхмассивными чорними дірами. У той же час обидва виявлених LIGO об'єкта відповідають параметрам так званих первинних чорних дір, що утворилися не як більшість подібних об'єктів, із зірок, а в процесі формування Всесвіту. Маса виявлених чорних дір відповідають також масі, передбаченої для темної матерії. Під час народження Всесвіту повинно було виникнути безліч таких первинних чорних дірок. А оскільки темна матерія складає майже 85% Всесвітом, первинні чорні діри цілком можуть претендувати на роль темної матерії.

Два тижні тому аналогічну гіпотезу висунув астрофізик Олександр Кашлинский з Центру космічних польотів NASA. Він теж вважає, що темна матерія - це первинні чорні діри, які могли існувати майже з самого моменту утворення Всесвіту. Згідно з дослідженнями, майже відразу після Великого вибуху утворилася величезна кількість первинних чорних дірок, розміром з астероїд. Кашлинский вважає, що такі об'єкти і є та сама загадкова темна матерія, яку світові вчені безуспішно намагаються зловити ще з 30-х років минулого століття. Первинні чорні діри, як і темна матерія, взаємодіють з оточуючими їх тілами лише гравітаційно, при цьому, подібно до темної матерії, вони не дають випромінювання. Завдяки гравітаційним хвилях, які "ловить" обсерваторія LIGO, такі чорні діри можна виявити й дослідити.

Розкриття таємниць темної матерії здатне кардинально змінити наш світ, а також переглянути більшість класичних теорій про походження Всесвіту. Сама хвилююча гіпотеза полягає в тому, що темна матерія може бути пов'язана з формуванням так званих кротячих нір - тимчасових тунелів, через які можна потрапити в інші виміри. Вперше існування таких мостів між двома точками Всесвіту передбачили фізики Альберт Ейнштейн Натан Розен.

Згідно з нещодавнім дослідженням, вся наша галактика може бути прохідною кротової норою, через яку космічні кораблі можуть пролітати, як через трубу. Саме до такого висновку прийшла команда вчених з Міжнародною школи передових досліджень. У процесі експерименту дослідники об'єднали карту розподілу темної матерії в Чумацькому Шляху з останньою моделлю Великого вибуху, зіставили дані з гіпотезою просторово-тимчасових тунелів і в підсумку прийшли до висновку, що наша галактика містить часовий тунель. А оскільки у формуванні галактики першорядну роль грає темна матерія, вона напевно брала участь і в освіті кротячих нір.

До речі, Китай може стати першою країною, розкрила таємниці темної матерії. Нещодавно вчені припустили, що темна матерія це не частинки, як прийнято вважати, а якесь гігантське газоподобное скупчення енергії. Відповідно, її можна виявити за допомогою спеціальних приладів, встановлених на GPS-супутників. З цією метою наприкінці минулого року Китай запустив серію космічних супутників DAMPE для вивчення незвіданих космічних явищ і взяття проб таємничої темної матерії.

Дослідження націлені на вивчення провідності частинок темної матерії, їх енергії та інших показників. Мета супутників - спостереження за високоенергетичними частинками звичайної речовини і фотонами гамма-випромінювання, які можуть з'являтися в результаті розпаду невловимих частинок темної матерії.

Китайські вчені шукають темну матерію не тільки в космосі, але і під землею: в рамках проекту PandaX (Particle and Astrophysical Xenon) загальною вартістю $8 млн. вони будують підземний колайдер для виявлення і вивчення темної матерії. Спеціально спроектований апарат, розташований в підземній лабораторії на глибині 2 400 метрів, буде фіксувати та досліджувати частинки темної матерії. Лабораторія розташована під землею, щоб уникнути впливу космічної радіації: такі перешкоди можуть дати неправдиву інформацію про складові частинки темної матерії.