Ученые обнаружили, что темная материя нагревает нейтронные звезды

В новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, учёные рассмотрели возможность захвата тёмной материи нейтронными звёздами.

Несмотря на то, что точная природа тёмной материи пока не установлена, некоторые теоретические модели предполагают, что частицы тёмной материи способны взаимодействовать друг с другом, объединяться в скопления и даже распадаться на другие частицы. В таком случае объекты с экстремально сильными гравитационными полями, такие как чёрные дыры, нейтронные звёзды и белые карлики, потенциально могли бы захватывать и концентрировать тёмную материю вокруг себя.

Авторы исследования сосредоточились на изучении возможного взаимодействия тёмной материи именно с нейтронными звёздами - сверхплотными остатками звёзд, состоящими из самого плотного вещества во Вселенной. Благодаря своим мощным гравитационным полям нейтронные звёзды способны захватывать частицы тёмной материи. При этом, в отличие от чёрных дыр, излучение от распадов захваченной тёмной материи не будет поглощаться горизонтом событий, что делает нейтронные звёзды перспективными объектами для изучения тёмной материи.

Проведённые расчёты показали, что при достаточно широком диапазоне возможных взаимодействий между барионами и тёмной материей нейтронные звёзды действительно способны захватывать частицы тёмной материи. Также учёные оценили, как распад этих частиц может влиять на температуру нейтронных звёзд за счёт выделения тепловой энергии при их термализации. Темпы достижения теплового равновесия между тёмной материей и веществом нейтронной звезды зависят от интенсивности межчастичных взаимодействий в конкретной модели, но в целом происходят достаточно быстро по космическим меркам - от года для векторных моделей до 10 тысяч лет для скалярных.

Если предположения авторов верны, то наличие захваченной тёмной материи может влиять на наблюдаемые свойства нейтронных звёзд, в частности, приводить к их дополнительному нагреву. Это позволило бы обнаруживать следы тёмной материи путём измерения температур и спектров нейтронных звёзд.