Великий адронний колайдер є в космосі – як таке можливо
Екстремальні умови навколо чорних дір можуть виявитися найпотужнішим природним прискорювачем частинок у Всесвіті.
Надмасивні чорні діри, що ховаються в серцях галактик, здатні створювати умови, схожі на ті, що генерують найбільші на Землі прискорювачі елементарних частинок. Такого висновку дійшли дослідники під керівництвом Джозефа Сілка з Університету Джонса Гопкінса, про що повідомили Space.com.
Після десятиліття безрезультатного полювання на частинки темної матерії у прискорювачах типу Великого адронного колайдера (ВАК), науковці вирішили спланувати ще більші та сильніші колайдери частинок для дослідження. Але на їх будування піде надзвичайно багато фінансів та сил, тому вчені звернулися до космосу.
“Оскільки ми інвестуємо 30 мільярдів доларів і чекаємо 40 років, щоб побудувати цей суперколайдер, природа може дати нам уявлення про майбутнє надмасивних чорних дір”, – заявив Джозеф Сілк.
Дослідницька група визначила, що матеріал поблизу обертових надмасивних чорних дір може набувати високих потужностей через механізм витягування енергії з обертання самої чорної діри. Частинки, які потрапляють у таке середовище, стикаються з енергією, що перевищує потужності навіть найсучасніших наземних колайдерів. Деякі з цих частинок назавжди зникають у чорній дірі, але деякі, завдяки своїй швидкості, вириваються в космос. Саме вони, на думку вчених, можуть дістатися до наших детекторів, несучи потенційні сліди темної матерії.
“Різниця між суперколайдером і чорною дірою полягає в тому, що чорні діри знаходяться далеко, але, тим не менш, ці частинки дістануться до нас”, – пояснює Сілк.
Темна матерія, яка, ймовірно, становить понад 85% усієї матерії у Всесвіті, досі лишається однією з найзагадковіших субстанцій у сучасній фізиці. Її неможливо побачити напряму, оскільки вона не взаємодіє зі світлом. Виявлення її частинок вимагає нових підходів, і чорні діри можуть допомогти вченим зробити нові відкриття.
Ці дослідження, хоча й теоретичні, мають практичне продовження. Сілк та його колеги пропонують використати вже існуючі обсерваторії, які фіксують нові спалахи активності чорних дір та інші високоенергетичні події у Всесвіті, щоб виявити сліди потенційних частинок темної матерії.
Очікується, що допоможуть у перевірці цієї гіпотези майбутні телескопи нового покоління, здатні відстежувати найменші відхилення у космічному випромінюванні. Якщо частинки, породжені природними космічними прискорювачами, таки дійдуть до нас, це може означати прорив у розумінні темної матерії.
Дискусія навколо природи темної матерії триває десятиліттями. Проте нещодавно науковці також висунули припущення про так звану «самовзаємодію» темної матерії, яка могла б пояснити щільні скупчення в центрах галактик. Останнє таке підтвердження – дослідження галактики SDSS J0946+1006, яке може змінити уявлення про цю загадкову субстанцію.