Тёмная материя в газовых гигантах может коллапсировать в чёрные дыры

Пространство параметров для периодического формирования чёрных дыр. Автор: Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/qkwt-kd9q

Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде предложили новую методику исследования тёмной материи с помощью экзопланет. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review D, газовые гиганты размером с Юпитер могут накапливать частицы тёмной материи в своих ядрах, что в конечном итоге приводит к образованию чёрных дыр планетарной массы.

Исследователи сосредоточились на модели сверхтяжёлой неаннигилирующей тёмной материи, согласно которой частицы тёмной материи обладают чрезвычайно большой массой и не уничтожают друг друга при взаимодействии. Расчёты показывают, что эти частицы могут захватываться экзопланетами, терять энергию и постепенно скапливаться в их ядрах.

«Если частицы тёмной материи достаточно тяжёлые и не аннигилируют, они могут в конечном итоге коллапсировать в крошечную чёрную дыру», — пояснил ведущий автор исследования Мехрдад Форутан-Мехр, аспирант кафедры физики и астрономии.

По словам учёного, такая чёрная дыра могла бы затем расти и поглотить всю планету, превратив её в чёрную дыру с массой исходной планеты. Это явление возможно в газовых экзопланетах различных размеров, температур и плотностей в наблюдаемых временных масштабах.

Обнаружение чёрных дыр планетарной массы стало бы крупным прорывом в астрофизике, поскольку современные теории предполагают, что чёрные дыры должны иметь массу не меньше солнечной. Такое открытие поддержало бы гипотезу исследования и предложило альтернативу общепринятой теории о том, что чёрные дыры планетарного размера могли формироваться только в ранней Вселенной.

Экзопланеты ранее мало использовались в исследованиях тёмной материи из-за недостатка данных, но ситуация меняется с появлением новых космических миссий и телескопов. Учёные отмечают, что отсутствие коллапса известных экзопланет (включая Юпитер в нашей Солнечной системе) в чёрные дыры уже помогает исключать или уточнять некоторые модели тёмной материи.

«По мере сбора большего количества данных и детального изучения отдельных планет экзопланеты могут предложить ключевые идеи в природу тёмной материи», — добавил Форутан-Мехр.

Исследователи также предполагают, что тёмная материя может нагревать экзопланеты или вызывать эмиссию высокоэнергетического излучения, хотя современные инструменты ещё недостаточно чувствительны для обнаружения этих сигналов.

ИИ: В 2025 году исследования тёмной материи выходят на новый уровень благодаря данным об экзопланетах. Эта работа демонстрирует, как астрономические наблюдения за другими мирами могут помочь решить одну из величайших загадок современной физики.