Телескоп Event Horizon превратит поиск темной материи в охоту за "тенями" черных дыр

Тайны темной материи в тени черной дыры

Специалисты по астрофизике из Китая, европейских стран и Америки установили, что распад частиц темной материи заметно влияет на видимость "тени" черной дыры при наблюдениях, проводимых в рамках проекта Event Horizon Telescope. Это открытие позволило ученым существенно сократить область поиска частиц этой невидимой субстанции. Информацию об этом, ссылаясь на статью в научном журнале Physical Review Letters, опубликовало издание ТАСС Наука.

"Проект EHT уже внес огромный вклад в изучение черных дыр и получил первые в истории фотографии “тени” горизонта событий этих объектов. Проведенный нами анализ показывает, что после завершения планируемого обновления Event Horizon Telescope также станет мощнейшим инструментом для поиска следов распадов частиц темной материи, которые предположительно должны быть сосредоточены в больших количествах у горизонта событий", - пишут ученые.

Такой вывод сделала международная команда астрофизиков, которую возглавил доцент Дин Жань из Университета провинции Аньхой в Хэфэе, Китай. Группа изучала физические процессы, способные происходить с участием различных видов гипотетических частиц темной материи рядом с горизонтом событий сверхмассивных черных дыр.

Исследователи предположили, что высокая плотность темной материи может изменить свечение этих огромных космических объектов, если ее частицы активно распадаются.

Опираясь на эту идею, физики создали компьютерную модель зоны вокруг горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Эта модель учитывала образование пар электронов и позитронов - простейших частиц антиматерии - в результате аннигиляции частиц темной материи.

Используя эту модель, ученые смоделировали, каким образом должны выглядеть снимки "тени" черной дыры, сделанные с помощью радиотелескопа.

Расчеты показали, что даже относительно редкие распады частиц темной материи приводят к значительным изменениям в распределении плотности электронов непосредственно у горизонта событий. Это отличается от данных моделей, которые не учитывают существование этой невидимой субстанции.

Подобные изменения заметно влияют на внешний вид "тени" черной дыры, делая ее более однородной и менее контрастной.

На основе этих расчетов ученые проанализировали уже имеющиеся изображения "тени" сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре галактики M87. Этот анализ позволил исключить большой диапазон частиц темной материи с массой от нескольких сотен мегаэлектронвольт (МэВ) до нескольких десятков гигаэлектронвольт (ГэВ).

По информации ТАСС Наука, исследователи ожидают, что планируемое обновление Event Horizon Telescope поможет расширить эти границы до еще более высоких масс, достигающих нескольких десятков тераэлектронвольт (ТэВ). Это позволит физикам еще сильнее сузить область поиска темной материи.

Проект Event Horizon Telescope (EHT) представляет собой виртуальную обсерваторию-интерферометр. Он объединяет возможности нескольких самых чувствительных микроволновых радиообсерваторий мира. В апреле 2019 года участники проекта EHT опубликовали первую в истории фотографию "тени" черной дыры - особенной области вокруг нее, где можно увидеть уникальное "отражение" горизонта событий.