Черные дыры помогут выявить экзотические частицы

При определенных условиях, рассеяние частиц во вращающейся черной дыре будет инициировать создание новой частицы. Это также приведет черную дыру к небольшой потере углового момента, эффекту, известному как "СИ".

Эйзимина Арванитаки из Калифорнийского университета в Беркли и ее коллеги говорят, что эти потери углового момента могут быть использованы в охоте на гипотетические частицы, называемые аксионами, которые могут стать невидимой холодной темной материей, что, как представляется, удерживает галактики вместе.

Согласно расчетам группы, один аксион, излучаемый вращающейся черной дырой, может спровоцировать выброс новых аксионов, сформировав таким образом облако вокруг черной дыры. Создание каждого аксиона будет "отбрасывать" энергию вращения от черной дыры. Облако в конце концов станет настолько плотным, что некоторая его часть рухнет в черную дыру, тогда как остальная выбросится наружу и сможет уйти из поля тяготения черной дыры.

После этого весь процесс повторится заново, с более медленным вращением черной дыры, чем раньше. "Это будет продолжаться до тех пор, пока черная дыра не потеряет все свое вращение", говорит соавтор Сергей Дубовский из Стэнфордского университета в Калифорнии. Эффективность процесса зависит от массы черной дыры, поэтому признаки аксионов могли бы быть доказательством быстро вращающейся черной дыры определенной массы. Частицы могут также выявить их присутствие в всплесках гравитационных волн, излучаемых облаками в то время, когда они разрываются вокруг черной дыры, или же когда частицы движутся от одного аксионного облака к другому.

"Это удивительно, что вы можете изучать такие малые, светлые частицы, глядя на большой, сложный макроскопический объект в небе", говорит Эндрю Стромингер из Гарвардского университета.

Аксионы будет трудно создать в лабораторных условиях. "Мы не сможем строить ускорители гораздо большие, чем Большой адронный коллайдер", говорит Стромингер. "Такого рода наблюдения являются исключительно новым способом объединения большого и малого".