Революция в астрономии: Земля может быть окутана океаном темной материи

Возможно, Земля движется через океан темной материи, и волны в этом невидимом океане, омывающие верхние слои атмосферы нашей планеты, могут генерировать радиоволны, которые можно обнаружить. Эти радиоволны помогут нам наконец-то найти этот неуловимый компонент Вселенной, как утверждает новое теоретическое исследование.

Множество астрофизических и космологических данных указывает на существование темной материи: от необъяснимых кривых вращения галактик до роста крупнейших структур во Вселенной.

Попытки объяснить эти наблюдения альтернативными теориями гравитации оказались неудачными, поэтому большинство астрономов считают, что темная материя представляет собой неизвестную форму материи, которая редко взаимодействует со светом или обычной материей.

Однако это обширное понятие включает множество возможностей. Темная материя может состоять из массивных частиц, но поиски таких частиц в основном не увенчались успехом. Альтернативная гипотеза предполагает, что темная материя может быть исключительно легкой, состоящей из теоретических частиц, известных как "аксионы", или экзотической формы фотонов с массой.

Благодаря своей невероятной легкости — в миллионы раз легче самых легких известных частиц — темная материя может вести себя необычно. Вместо того чтобы выглядеть как отдельные частицы, темная материя может проявляться как большие волны, распространяющиеся по космосу.

В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, физики изучили модели сверхлегкой темной материи, которая не была полностью темной, что позволяло ей редко взаимодействовать с обычной материей. Большую часть времени эти взаимодействия были едва заметны, но в редких случаях темная материя взаимодействовала с нормальной материей достаточно сильно, чтобы производить радиоволны.

Это происходит, когда темная материя сталкивается с плазмой, и частоты волн темной материи и плазменных волн совпадают. В этом случае возникает резонанс, усиливающий взаимодействие и создающий излучение в виде радиоволн, как предполагают модели ученых.

Плазма в космосе — не редкость, так как все звезды извергают плазму в виде звездного ветра. Поэтому теоретики уже исследовали взаимодействие темной материи с такими средами, как солнечная корона или межзвездная среда. Однако новое исследование сосредоточилось на взаимодействии в ионосфере Земли.

Ионосфера Земли — тонкий горячий слой верхней атмосферы, состоящий из ионизированных частиц — плазмы. Исследователи обнаружили, что волны в ионосфере могут взаимодействовать с волнами гипотетической темной материи, которая может окружать Землю.

Радиоволны, возникающие из-за этого взаимодействия, будут едва заметны. Но, используя специально настроенную радиоантенну для поиска определенной частоты радиоволн в течение года, можно будет их обнаружить.

Эта идея многообещающая, поскольку ионосфера Земли имеет ряд преимуществ перед другими источниками радиоволн, создаваемых темной материей. Во-первых, ионосфера отражает множество радиоволн из космоса, что делает её относительно свободной от мешающих сигналов. Во-вторых, ионосфера находится прямо над нами, легко доступна и уже изучается постоянно.

Это долгосрочная перспектива. Эта форма темной материи является весьма теоретической, и потребуется много лет, если не десятилетий, чтобы усовершенствовать технику наблюдения для поиска этих радиоволн. Но если это удастся, это станет прорывом, позволяющим изучать один из самых загадочных элементов Вселенной прямо у нас на пороге.