Несмотря на то, что на темную материю приходится около 85% от всей материи во Вселенной, ее природа остается одной из величайших загадок современной физики. И вот ученые предложили крайне необычный способ обнаружения темной материи – использовать для этого планету Марс.
Команда астрономов, которую возглавил доктор Тунг Тран из Стэнфордского университета, выдвинула гипотезу, что если определенный тип темной материи – первичные черные дыры – пройдет через Солнечную систему, то это может вызвать небольшие изменения в орбите Марса.
Первичные черные дыры – это гипотетические объекты, которые могли образоваться в первые мгновения после Большого взрыва. Если такая черная дыра, масса которой сравнима с массой астероида, пролетит в нескольких миллионах километров от Марса, это создаст небольшое колебание в орбите планеты.
«Благодаря десятилетиям точной телеметрии, ученые знают расстояние между Землей и Марсом с точностью до десяти сантиметров, — объясняет соавтор исследования Дэвид Кайзер, профессор из Массачусетского технологического института. — Мы используем этот высокоинструментированный [оснащенным большим количеством инструментов] регион космоса, чтобы попытаться обнаружить небольшой эффект».
Исследователи подсчитали, что по крайней мере раз в десятилетие одна первичная черная дыра могла бы проходить через внутреннюю Солнечную систему. Со временем это могло бы привести к изменению орбиты Марса на целый метр – что вполне измеримо с нынешним уровнем технологий.
Интересно, что идея использовать Марс как детектор темной материи родилась из мысленного эксперимента. Ученые рассчитали, что если бы такая микроскопическая черная дыра пролетела в метре от человека, то за секунду отбросила бы его на шесть метров.
«Мы экстраполировали, чтобы увидеть, что произойдет, если черная дыра пролетит мимо Земли и заставит Луну немного колебаться, – говорит доктор Тран. — Но числа, которые мы получили, не были очень ясными. В Солнечной системе действует множество других динамических факторов, которые могут выступать в роли демпфирующих сил, постепенно гася эти колебания».
Земля и Луна оказались непригодны в качестве детекторов темной материи, несмотря на наше присутствие здесь, но Марс — подходящий кандидат. Тем не менее команда хочет провести гораздо больше симуляций, чтобы превратить свою идею в полноценный диагностический инструмент для обнаружения первичных черных дыр в Солнечной системе.
Если эта гипотеза подтвердится, это может стать важным шагом в понимании природы темной материи и ее распределения во Вселенной. Кроме того, это еще раз подчеркивает важность изучения Марса не только как потенциального места для колонизации, но и как уникальной лаборатории для фундаментальных исследований в области космологии и физики элементарных частиц.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.
