Темна матерія може перетворити деякі планети на крихітні чорні діри.

Гігантські світи за межами Сонячної системи можуть бути зондом, який нам потрібен, щоб з'ясувати, як темна матерія проявляється у Всесвіті.

Згідно з новим дослідженням, одна конкретна модель темної матерії може бачити таємничу масу, що накопичується в ядрах планет-гігантів, колапсуючи в крихітні чорні діри, призначені для поглинання навколишнього матеріалу з часом.

Якщо ми зможемо знайти докази результуючого об'єкта маси планети, це може підтвердити існування масивної форми темної матерії, яка не знищує себе.

«Якщо частинки темної матерії достатньо важкі та не анігілюють, вони можуть зрештою колапсувати в крихітну чорну діру», — каже астрофізик Мехрдад Форутан-Мехр з Каліфорнійського університету в Ріверсайді.

«Ця чорна діра потім може вирости та поглинути всю планету, перетворивши її на чорну діру з такою ж масою, як і початкова планета. Такий результат можливий лише за моделлю надважкої неанігілюючої темної матерії».

Темна матерія, здається, пронизує Всесвіт, складаючи близько 85 відсотків усієї матерії. Ми знаємо, що вона існує, тому що гравітація набагато більша, ніж можна пояснити на основі звичайної матерії; однак, поки що ми не змогли безпосередньо виявити темну матерію.

Це означає, що ми не знаємо, що таке темна матерія… але вчені можуть спробувати звузити її коло. Існує кілька провідних кандидатів, і всі вони поводяться дещо по-різному.

З'ясування цієї поведінки та того, як вона виглядатиме у Всесвіті, може допомогти вченим розробити експерименти для кращого виявлення більш незрозумілих особливостей темної матерії.

Це підводить нас до накопичення темної матерії в ядрах гігантських екзопланет. Згідно зі статтею Форутана-Мехра та його колеги, астрофізика Тари Фетерольф з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, важка темна матерія, яка не самознищується, тобто частинки темної матерії, які також не є власними античастинками, може бути захоплена гігантськими світами, втрачати енергію та опускатися до ядра, де вони концентруються.

Зрештою, ці скупчення можуть стати настільки щільними, що руйнуються під дією сили тяжіння, утворюючи крихітні чорні діри.

«У газових екзопланетах різних розмірів, температур і щільностей чорні діри можуть утворюватися в спостережувані часові масштаби, потенційно навіть генеруючи кілька чорних дір протягом життя однієї екзопланети», – пояснює він.

«Ці результати показують, як дослідження екзопланет можна використовувати для пошуку надважких частинок темної матерії, особливо в регіонах, які, як вважається, багаті на темну матерію, як-от галактичний центр нашого Чумацького Шляху».

Однак існує кілька труднощів у пошуку доказів цього процесу. Найбільша полягає в тому, що у нас просто немає достатньо чутливих технологій для цієї роботи. Чорна діра з масою Юпітера, наприклад, матиме лише 5,6 метра (18,4 фута) в поперечнику.

«Якби астрономи виявили популяцію чорних дір розміром з планету, це могло б надати вагомі докази на користь моделі надважкої неанігілюючої темної матерії», — каже Форутан-Мехр. «Оскільки ми продовжуємо збирати більше даних та детальніше досліджувати окремі планети, екзопланети можуть запропонувати вирішальне розуміння природи темної матерії».