Ученые использовали компьютерное моделирование и создали вселенные с различными видами темной материи. Цель — изучить, как появляются гравитационные волновые сигналы.
Результаты исследования показали, что подсчет количества событий слияния черных дыр, обнаруженных следующим поколением обсерваторий, подскажет, взаимодействует ли темная материя с другими частицами. Это поможет определить, из чего она сделана.
Физики представили результаты исследования на Национальном астрономическом совещании 2023 года в Кардиффе, Великобритания. Также результаты компьютерного моделирования опубликованы в журнале Physical Review D.
Темная материя — одна из самых больших загадок Вселенной. Несмотря на убедительные доказательства того, что она составляет 85% всей материи во Вселенной, ученые мало знают об ее природе. Неизвестно, могут ли ее частицы сталкиваться с другими, такими как атомы или нейтрино, или они проходят прямо через нее без всяких последствий.
Способ проверить это — посмотреть, как галактики образуются в густых облаках темной материи, ее ореолах. Если она сталкивается с нейтрино, структура темной материи рассеивается, в результате образуется меньше галактик.
Проблема этого метода в том, что любые такие галактики, очень малы и далеко находятся. Поэтому трудно понять, есть они там или нет.
Вместо того, чтобы напрямую изучать эти «недостающие галактики», авторы нового исследования предлагают использовать гравитационные волны, чтобы косвенно подтвердить их существование. В моделях, где темная материя действительно сталкивается с другими частицами, в далекой Вселенной происходит значительно меньше слияний черных дыр.
Хотя этот эффект слишком мал, чтобы его можно наблюдать в текущих экспериментах с гравитационными волнами, он станет основной целью для следующего поколения обсерваторий. Авторы исследования надеются, что их методы вдохновят ученых использовать гравитационные волны для изучения крупномасштабной структуры Вселенной. Это поможет больше узнать и таинственной природе темной материи.
