Темную материю предложили искать в резких "рывках" в движении Земли

Американские физики-теоретики выяснили, что взаимодействия Земли с "комками" темной материи должны приводить к резким изменениям в значениях некоторых фундаментальных постоянных, а также вызывать своеобразные "рывки" в ее движении по орбите. Статью с их выводами опубликовал European Physical Journal D.

"Эти расчеты были вдохновлены двумя вещами – возможностью использования уже существующих установок, таких как LIGO, для ведения подобных наблюдений, а также научной фантастикой. Мне нравится читать романы, котоорые описывают то, как поменялся бы мир, если бы фундаментальные постоянные резко изменилась. Поэтому нам было очень интересно просчитать то, как такие изменения проявились бы в реальности", – рассказал один из авторов исследования, физик из Колумбийского университета (США) Рис Макнелли.

Примерно полвека назад астрономы считали, что Вселенная преимущественно состоит из той материи, которую мы можем видеть и "пощупать". Первые наблюдения за тем, как быстро движутся звезды на окраинах близлежащих галактик, показали, что это не так. Оказалось, что светила двигались примерно в десять раз выше, чем это предсказывала теория, которая опиралась на массу всех звезд, скоплений газа, черных дыр и прочих объектов галактик.

Это расхождение, как сейчас считают астрофизики, можно объяснить существованием так называемой темной материи – особой невидимой и почти неосязаемой субстанции, на долю которой приходится 75% от всей массы Вселенной. По текущим представлениям ученых, каждая галактика мироздания содержит в 8–10 раз больше темной, чем видимой материи. Она не только придает галактикам их огромную массу, но и удерживает звезды в них на месте и не дает им "разбежаться".

Как отмечает Макнелли, многие теории, которые описывают свойства этой загадочной субстанции, предполагают, что она может образовать как очень крупные скопления, сопоставимые по массе и размерам с галактиками, так и относительно небольшие "комки" размером с планеты или даже менее крупные объекты. Астрономы пока не могут сказать, какими свойствами они обладают и как они выглядят, так как частицы темной материи никто пока обнаружить не смог.

"Земные" следы темной материи

Макнелли и его коллега по университету Таня Зелевински задумались о том, к каким последствиям приведет, если подобные скопления темной материи пролетят через Землю. Их расчеты показали, что в некоторых случаях взаимодействия между ними и материей планеты должны вести к появлению своеобразных "рывков" в ее движении по орбите.

Эти рывки, резкие ускорения и замедления в скорости движения Земли, связаны с тем, что пролет темной материи меняет массу покоя и многие другие фундаментальные свойства протонов, нейтронов и прочих частиц. Эти временные изменения, в свою очередь, будут влиять на массу всей планеты в целом и характер ее взаимодействий с Солнцем и другими телами Солнечной системы.

В частности, расчеты ученых показывают, что пролет Земли через плоский "лист" из темной материи длиной и шириной в 10 тыс. км приведет к тому, что в следующую минуту планета получит дополнительное ускорение в 0,01 м/с2, а перед этим пролетом ее скорость будет падать с аналогичными темпами.

Подобные "рывки", как показывают расчеты Зелевински и Макнелли, можно отслеживать с помощью уже существующих инструментов, таких как американская гравитационная обсерватория LIGO, международная гравитометрическая сеть IGETS, а также спутников геопозиционирования.

В ближайшее время физики планируют проанализировать уже собранные ими данные в надежде открыть подобные "рывки", а также другие последствия пролета темной материи через Землю. Даже если эти поиски не приведут к успеху, они позволят сильно сузить диапазон возможных свойств и форм темной материи, заключают авторы статьи.