Поиск темных объектов: как найти скрытые чудеса во Вселенной

Экзотические, темные астрофизические объекты могут скрываться в межзвездном пространстве, и новая работа предлагает способ их обнаружения: просто очень внимательно наблюдать.

Мы не знаем, что такое темная материя, хотя сильно подозреваем, что она существует. Мы видим косвенные доказательства ее существования повсюду, от скорости вращения галактик до роста крупнейших структур во Вселенной. Десятилетиями космологи считали, что темная материя - это какой-то экзотический частица, ранее неизвестный Стандартной модели частиц. Эта странная частица не взаимодействует со светом или почти чем-либо еще, кроме гравитационного влияния.

Однако поиски этих частиц темной материи пока не дали результатов, что заставляет теоретиков придумывать более творческие идеи.

Возможно, темная материя не состоит из крошечных частиц, летящих через Вселенную. Вместо этого она может состоять из скоплений более крупных объектов. В частности, исследователи, стоящие за новым исследованием, опубликованным в ноябре 2025 года на открытом сервере arXiv, изучили два вида экзотических объектов.

Первый - это бозонная звезда. В этой модели темная материя состоит из сверхлегкой частицы - потенциально миллионов раз легче нейтрино, самых легких известных частиц. Они были бы настолько легкими, что их квантовая природа сделала бы их похожими на волны на галактических масштабах, а не на отдельные частицы. Но эти волны иногда сгущались и собирались на себя, притягиваясь своей собственной гравитацией, не коллапсируя.

Другая возможность - Q-шары. В этой модели темная материя не является частицей вовсе, а скорее квантовым полем, которое пронизывает все пространство и время. Благодаря особому свойству этого поля, оно может иногда отщепляться, создавая гигантские, стабильные, комковатые шары, которые блуждают по космосу, как плавающий кусок муки в соусе, который не был хорошо перемешан.

И бозонные звезды, и Q-шары, которые живут под более общим названием экзотических астрофизических темных объектов (EADO), трудно обнаружить. Они крупные - примерно размером со звезду - но они не излучают собственного света, что делает их почти невидимыми в наших сканированиях космоса.

Но астрономы обнаружили способ, которым EADO могут выдать свое присутствие: микролинзирование. Если Q-шар или бозонная звезда прошли бы между нами и далекой звездой, сильная гравитация EADO вызвала бы свет звезды, который действует как гравитационная линза. С нашей точки зрения, это сделало бы звезду казаться внезапно прыгнувшей в положение, а затем быстро вернувшейся к норме.

Итак, все, что нам нужно сделать, - это посмотреть на большое количество звезд в течение очень долгого времени и надеяться на удачу. К счастью, у нас есть именно тот инструмент, который нам нужен. Миссия космического телескопа Gaia заключалась именно в этом: смотреть на большое количество звезд в течение очень долгого времени.

Исследователи, стоящие за этим исследованием, предлагают кампанию по использованию данных Gaia для поиска Q-шаров и бозонных звезд, ища их уникальный, "дымовой пистолет" сигнал внезапных прыжков в положении звезд. В зависимости от того, сколько их там, Gaia могла бы наблюдать до нескольких тысяч EADO.

Но если они там не есть, то эта же кампания даст строгие ограничения на вклад Q-шаров и бозонных звезд в общую картину темной материи. В любом случае, взгляд в темноту научит нас чему-то.