Тёмная материя остаётся одной из фундаментальных нерешённых проблем современной астрономии. Существует широкое согласие: её влияние заметно через гравитацию, но конкретная природа тёмной материи пока неизвестна, и прямые сигналы от неё пока не получены. Новая гипотеза, появившаяся в конце 2025 года, предполагает альтернативный способ её поиска — не через мельчайшие частицы, а через крупные экзотические объекты, потенциально составляющие эту невидимую субстанцию.
Почему тёмная материя до сих пор не обнаружена
Тёмная материя — это форма материи, невидимая в электромагнитном спектре (не испускает и не поглощает свет), но её существование выводится через гравитационное воздействие на видимые объекты: движение звёзд в галактиках, динамику галактических скоплений и влияние на крупномасштабную структуру Вселенной.
Классические гипотезы объясняли тёмную материю слабовзаимодействующими массивными частицами (WIMPs) или другими субатомными кандидатами. Однако многолетние поиски таких частиц в коллайдерах и детекторах пока не дали убедительных результатов — что стимулирует исследования других возможных моделей.
Новая модель: не частицы, а крупные темные объекты
Недавняя работа, опубликованная в открытом доступе на сервере arXiv в ноябре 2025 года, предлагает рассматривать тёмную материю как не набор мельчайших частиц, а совокупность крупных объектов, которые могут иметь размеры, сопоставимые со звёздами, но не испускать света и быть невидимыми в обычных астрономических наблюдениях.
Такие гипотетические образования объединены под общим термином экзотические астрофизические тёмные объекты (Exotic Astrophysical Dark Objects, EADOs). Два основных кандидата, рассматриваемых авторами исследования:
- Бозонные звёзды — предполагаемые объекты, состоящие не из барионов (протонов и нейтронов), а из ультралёгких бозонов. В отличие от обычных звёзд, они не излучают свет, поскольку их вещество не состоит из ионизированного газа, способного к термоядерным реакциям, но могут обладать значительной гравитационной массой, формируя компактные структуры.
- Q-шары (Q-balls) — стабильные скопления возбуждений квантового поля, которые также не излучают свет, но накопляют массу и могут вести себя как массивные объекты во Вселенной. Они возникают как решения определённых квантовых теорий поля, способных формировать устойчивые «комки» энергии и массы.
Эти объекты отличаются от обычных чёрных дыр тем, что не поглощают материю и свет так же, как последние. Их физическая природа отличается от компактных объектов стандартной астрофизики благодаря свойствам квантованных полей или экзотических частиц, из которых они могут состоять.
Как можно искать такие объекты
Поскольку EADO не взаимодействуют с электромагнитным излучением, классические оптические или рентгеновские наблюдения для их поиска не подходят. Вместо этого авторы исследования предлагают использовать гравитационное микролинзирование — феномен, при котором массивное тело, проходя между наблюдателем и удалённым источником света, изменяет видимое положение или яркость этого источника под действием своей гравитационной массы.
Что такое гравитационное микролинзирование
Гравитационное микролинзирование происходит, когда массивный объект проходит практически по линии между наблюдаемой звездой и телескопом на Земле (или в космосе). Под действием гравитации свет от удалённой звезды отклоняется, что приводит к временному увеличению её яркости или видимому изменению положения. Такие эффекты уже используются для поиска чёрных дыр, планет вне Солнечной системы и компактных массивных тел.
В случае EADO, проход такого объекта перед звёздой должен вызвать характерное изменение светового потока и положения объекта, которое может быть зарегистрировано в данных, собираемых для миллионов звёзд. Это является так называемым «сигнатурным» эффектом — распознав его, учёные смогут идентифицировать потенциальные EADO.
Инструмент для поиска: космический телескоп Gaia
Одним из ключевых инструментов для реализации этой стратегии является Gaia — космический телескоп Европейского космического агентства (ESA), предназначенный для высокоточных измерений положения и движения более чем миллиарда звёзд в нашей галактике.
Gaia регулярно фиксирует положение звёзд с высокой точностью, и такие данные позволяют выявлять даже небольшие и кратковременные изменения, вызванные прохождением массивного объекта на переднем плане. Анализ времени, амплитуд и частоты таких микролинзинговых событий позволит:
- наличие EADO — если они действительно существуют и попадают на линию наблюдения;
- ограничить вклад EADO в общую массу тёмной материи, если такие события не будут обнаружены, а это даст верхний предел на их распространённость.
Если Gaia обнаружит достаточно подобных событий, это станет первым непрямым доказательством существования крупных объектов тёмной материи, а если нет — это позволит уточнить модели и сузить возможные параметры таких объектов.
Научное значение и перспективы
Предложение EADO как возможной формы тёмной материи представляет собой значительное отклонение от классических моделей, в которых тёмная материя рассматривается как набор лёгких частиц (например, WIMPs или аксионов). Такая концепция требует пересмотра некоторых предположений о распределении массы во Вселенной и механизмах формирования крупных структур.
Если подтвердится существование EADO, это внесёт серьёзные коррективы в понимание:
- характер гравитационных взаимодействий на межгалактических масштабах;
- процессы формирования и эволюции галактик;
- вклад тёмной материи в структуру крупномасштабной космической сети (cosmic web).
В целом, такая стратегия поиска даёт астрономам новый инструмент и метод, который дополняет другие подходы к изучению тёмной материи, включая анализ эффекта гравитационного линзирования на масштабах галактик и скоплений, а также прямые эксперименты по обнаружению частиц-кандидатов.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
