Взаимодействие темной материи с черными дырами порождает быстрые радиовсплески

Японский теоретик предложил объяснение астрономическому феномену быстрых радиовсплесков посредством взаимодействия аксионных «звезд» со сверхмассивными черными дырами. Согласно расчетам автора, подобная гипотеза позволяет описать повторяющиеся радиовсплески. Препринт статьи выложен на сервер arXiv.org.

Несколько независимых астрономических свидетельств указывают на то, что видимая материя (звезды, галактики, планеты, газ и так далее) не образует всю массу во Вселенной. Остальную принято называть «темной материей», природа которой остается неразгаданной. На этот счет существует ряд различных гипотез начиная от всевозможных частиц разнообразных масс и свойств до модификаций уравнений гравитации. Одной из предложенных частиц являются обладающие небольшой массой аксионы, одно из свойств которых заключается в превращении в кванты обычного света — фотоны — под воздействием магнитного поля.

Айти Ивазаки из Университета Нишогакуша в Токио описывает возможный механизм возникновения не менее загадочных быстрых радиовсплесков путем прохождения появившихся в ранней Вселенной сгустков аксионов через аккреционные диски вокруг сверхмассивных черных дыр. Мощные магнитные поля, генерируемые материей на орбите черной дыры, заставят некоторые аксионы превратиться в фотоны. Они вызывают синхронные колебания электронов в диске, что приводит к всплеку электромагнитного излучения. Если предположить, что эти события имели место миллиарды лет назад, когда объемная плотность материи была намного выше (следовательно, и вероятность близких прохождений таких объектов), то световые волны должны были сдвинуться в радиодиапазон. Однако сами вспышки, согласно расчетам, должны были бы остаться достаточно яркими.

Единственный известный повторный радиовсплеск FRB 121102, согласно данной гипотезе, объясняется последовательными прохождениями аксионной «звезды» сквозь аккреционный диск, а нерегулярность во времени — заметной долью аксионов, распадающихся при каждом подобном событии, что рано или поздно приводит к разрушению сгустка данных частиц.

Необходимо отметить, что работа носит исключительно теоретический характер и опирается на ряд пока остающихся теоретическими концепций. Тем не менее данное исследование предсказывает некоторые свойства (например, повторные всплески должны обладать излучением преимущественно в спектральной полосе небольшой ширины), что может быть в будущем проверено экспериментально. Параллельно другие авторы разрабатывают альтернативные сценарии генерации подобных всплесков, среди которых связь с взрывами сверхновых, гамма-всплесками, молодыми магнетарами и даже деятельность внеземных цивилизаций.