Вчені довели, що чорні діри здатні створювати оптимальні умови для зародження темної матерії у космосі

Свіже дослідження вчених з Університету Джонса Гопкінса припускає, що надмасивні чорні діри можуть діяти як природні «суперколайдери», здатні розганяти частинки до енергій, яких людство поки що не досягло навіть у найдорожчих наукових проектах. За певних умов ці космічні об’єкти можуть генерувати зіткнення протонів із настільки високою енергією, що це потенційно здатне створювати частинки темної матерії — завдання, яке досі залишається недосяжним навіть для Великого адронного колайдера (LHC).

Автори роботи зазначають, що чорні діри завдяки своїй швидкій ротації та потужному гравітаційному полю викидають струмені плазми, які отримують енергію від акреційних дисків та самого обертання об’єкта. Ці екстремальні умови, за словами астрофізика Джозефа Сілка, можуть відтворювати ефекти, схожі з тими, які науковці отримують у штучних прискорювачах частинок.

У своїй роботі дослідники показали, що потоки газу, які занурюються в чорну діру, можуть черпати енергію з її обертання та провокувати хаотичні зіткнення частинок. Частина з них назавжди зникає всередині горизонту подій, однак інші вириваються назовні, набуваючи надвисоких енергій. За розрахунками команди, ці енергії можуть дорівнювати або навіть перевищувати ті, що плануються для майбутніх земних колайдерів вартістю понад $30 млрд і з термінами будівництва у десятки років.

Ці частинки можуть бути зафіксовані вже чинними спостережними системами, такими як Ice­Cube на Південному полюсі чи телескоп KM3NeT у Середземному морі, які спеціалізуються на реєстрації високоенергетичних нейтрино та інших космічних сигналів. Власне, саме такі сигнатури могли б вказати на існування невідомих частинок, включно з темною матерією.

Попри те, що чорні діри знаходяться на космічних відстанях, дослідники переконані: енергетичні потоки від них здатні долати цей бар’єр і досягати Землі. Таким чином, природа може виявитися набагато потужнішим і доступнішим «лабораторним середовищем», ніж будь-який штучний прискорювач, а відкриття їхніх слідів стане справжнім проривом у фізиці елементарних частинок.