Новое исследование, опубликованное 20 августа 2025 года в журнале Physical Review D, выдвигает интригующую гипотезу: экзопланеты, особенно газовые гиганты, подобные Юпитеру, могут служить естественными лабораториями для изучения тайн темной материи.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде, под руководством Мехрдада Фороутан-Мехра, предполагают, что сверхтяжелые частицы темной материи могут накапливаться в ядрах этих планет, достигая критической массы и коллапсируя в черные дыры. Темная материя, составляющая около 85% всей материи во Вселенной, остается одной из величайших загадок современной астрофизики. Ее существование подтверждается лишь косвенными наблюдениями, такими как гравитационное влияние на движение галактик. До сих пор прямых экспериментальных доказательств ее природы не было получено.
Согласно предложенной модели, частицы сверхтяжелой темной материи, которые не аннигилируют при столкновении, могут захватываться гравитацией экзопланет. Потеряв энергию, они оседают в ядрах планет, где накапливаются. Когда плотность такого скопления достигает критического порога, происходит гравитационный коллапс, приводящий к образованию черной дыры. Дальнейшая судьба такой черной дыры зависит от ее массы: более массивные могут поглотить планету изнутри, превратив ее в черную дыру планетарной массы, тогда как менее массивные могут испариться за счет излучения Хокинга.
Это открытие открывает новые горизонты для поиска темной материи. Исследователи отмечают, что обнаружение черных дыр планетарной массы стало бы крупным прорывом, подтвердив гипотезу о сверхтяжелой неаннигилирующей темной материи и предложив альтернативу существующим теориям формирования черных дыр. По мере того как астрономы продолжают каталогизировать и изучать экзопланеты, эти далекие миры могут предоставить бесценные сведения о природе темной материи.
Исследование также предполагает, что такие процессы могут происходить в наблюдаемых временных масштабах, потенциально создавая множественные черные дыры в течение жизни одной экзопланеты. Это открывает возможность использования данных экзопланетных обзоров для поиска сверхтяжелых частиц темной материи, особенно в регионах с высокой концентрацией темной материи, таких как центр Млечного Пути. Хотя современные инструменты могут быть недостаточно чувствительны для обнаружения таких явлений, будущие телескопы и космические миссии могут предоставить необходимые возможности для их выявления.