Куски темной материи могут быть размером с астероид

Исследователи из Case Western Reserve University решили с другой стороны подойти к 30-летним безрезультатным поискам темной материи. Вместо очень дорогостоящих экспериментов по обнаружению слабо взаимодействующих массивных частиц, ученые предлагают поискать макрообъекты, состоящие из темной материи. Эти объекты могут иметь массу в несколько десятков граммов или габариты, сравнимые с астероидом. Найти такие объекты тоже не просто, но у них есть отличительная особенность – очень высокая плотность (выше, чем у ядра нейтронной звезды).

По расчетам ученых, темная материя составляет около 22% Вселенной, а обычная, из которой состоят и люди, — всего 5%. Исследователи долгие годы пытаются обнаружить частицы темной материи, так называемые вимпы, но даже с помощью такой огромной и дорогой установки как Большой адронный коллайдер пока таинственные частицы обнаружить не удалось.

Физики Гленн Старкмен (Glenn Starkman) и Дэвид Джейкобс (David Jacobs) предложили простое решение проблем темной материи, которое вписывается в Стандартную модель без каких-либо сложных надуманных гипотез. Вместо рассеянных невидимых вимпов, заключающих значительную часть материи Вселенной, темная материя может представлять собой сгустки сверхплотной материи со странными свойствами.

Такая темная материя включает в себя значительную долю странных кварков, которые, теоретически, как раз могут собираться в крупные объекты.  В современных ускорителях странные кварки долго не живут, но Старкмен и Джейкобс отмечают, что нейтроны также крайне нестабильны, но тем не менее в гелии они очень даже устойчиво связаны с протонами.

По мнению ученых, в ранней Вселенной темная материя была не более чем сгустком странного вещества или других связанных состояний кварков или барионов. Такая темная материя соответствует Стандартной модели и не требует дополнительных теоретических изысканий.

Несмотря на простоту гипотезы странной темной материи, вопрос ее поиска остается открытой. Сгустки должны быть собраны из обычных и странных кварков или барионов при температуре выше 3,5 трлн градусов по Цельсию, что сравнимо с температурой в центре массивной сверхновой. Ученые исключили из списка кандидатов на роль сгустков "новой" темной материи известные сверхплотные массивные объекты, такие как нейтронные звезды, белые карлики, черные дыры и т.п.

Расчеты показывают, что масса сгустков должна быть минимум 55 грамм, иначе ее обнаружили бы детекторы лаборатории  "Скайлэб" и другие средства поиска микрочастиц. Максимальная масса сгустка может достигать 1024 (миллион миллиардов миллиардов) граммов, но при этом масса такого объекта была бы столь колоссальна, что она изгибала бы видимый свет, чего мы не наблюдаем.

В диапазоне от 109 до 1018 граммов, темная материя будет сталкиваться с Землей раз в год, не попадая в поле зрение детекторов темной материи, а при массе сгустков в 1018 граммов они  падали бы на Землю раз в миллиард лет. При более низких массах сгустки странной темной материи могут падать на нашу планету гораздо чаще безо всяких особенных примет, которые позволили бы их обнаружить.