Астрофизики из Калифорнийского университета в Риверсайде выдвинули гипотезу о том, что темная материя может накапливаться в ядрах газовых гигантов, что потенциально может привести к образованию черных дыр. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что экзопланеты могут служить уникальными лабораториями для изучения природы темной материи, которая составляет около 85% всей материи во Вселенной, но остается необнаруженной.
Согласно исследованию, тяжелые частицы темной материи, которые не аннигилируют при столкновении, могут мигрировать к центру экзопланет. Со временем, накапливаясь, они могут достичь критической плотности и коллапсировать в миниатюрную черную дыру. Эта новорожденная черная дыра, в свою очередь, теоретически может поглотить всю планету, превратив ее в черную дыру той же массы. Такой сценарий возможен в рамках модели «сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи».
Последствия этого исследования весьма значительны. Обнаружение таких планетных черных дыр стало бы весомым подтверждением данной модели темной материи и предложило бы альтернативное объяснение существования черных дыр планетарных масс, которые, как правило, считаются образующимися только в ранней Вселенной. Хотя современные технологии еще не обладают достаточной чувствительностью для обнаружения этих гипотетических мини-черных дыр, прогресс в развитии телескопов может сделать такие наблюдения возможными в будущем.
Исследователи также предполагают, что накопление темной материи может приводить к нагреву экзопланет или их излучению высокоэнергетического излучения, что открывает дополнительные пути для косвенного обнаружения. Экзопланеты, число которых превысило 5000 подтвержденных с множеством кандидатов, становятся все более ценным ресурсом для астрофизических исследований. Анализируя характеристики этих далеких миров, ученые могут проверять различные теории темной материи. Например, отсутствие наблюдений за коллапсирующими в черные дыры экзопланетами помогает ученым уточнять или исключать определенные модели темной материи.
Исследование также указывает на возможность того, что накопление темной материи может привести к образованию нескольких черных дыр в течение жизни одной экзопланеты, особенно в регионах с более высокой плотностью темной материи, таких как центр нашей Галактики. Концепция мини-черных дыр, впервые предложенная Стивеном Хокингом в 1971 году, относится к гипотетическим черным дырам меньшего размера, чем звездные, где квантово-механические эффекты играют существенную роль. Хотя они часто ассоциируются с ранней Вселенной, данное исследование предлагает механизм их образования внутри экзопланет, обусловленный накоплением темной материи.
Размер черной дыры массой с Юпитер, например, был бы невероятно мал, оцениваясь примерно в 5,6 метра, что делает прямое обнаружение серьезной проблемой для современных инструментов. Тем не менее, продолжающееся исследование экзопланет обещает раскрыть более глубокое понимание фундаментальных составляющих нашей Вселенной.