Китайские ученые предложили уникальную теорию, объединяющую два феномена, предсказанных Альбертом Эйнштейном: гравитационные волны и вынужденное излучение. Согласно исследованию,эти два явления могут иногда объединяться в редкие и экзотические “гравитационные лазеры”, что открывает потенциально новый способ обнаружения одного из самых неуловимых веществ во Вселенной – темной материи.
Темная материя, загадочное и невидимое вещество, составляющее, по оценкам, 85% материи во Вселенной, в модели ученых представлена в виде аксионов – гипотетические ультралегкие частицы, которые обладают значительными квантовыми свойствами из-за своего малого веса, действуя как странное сочетание волн и частиц. Волновая природа позволяет аксионам быть захваченными черными дырами, образуя вокруг них структуры, похожие на атомы, где аксионы существуют вокруг черной дыры подобно электронам возле атомного ядра.
Такие “атомы черной дыры”, как предполагается, могут быть распространены по всей Вселенной. В то же время, черные дыры излучают гравитационные волны – колебания в ткани пространства-времени. Если длины волн гравитационных волн подходят, они могут возбудить окружающие их аксионы, вызывая координированное движение, которое приводит к высвобождению еще большего количества гравитационных волн.
Такой процесс может создавать каскадное усиление, подобное работе лазера, излучающего сфокусированные гравитационные волны в одном направлении. Исследователи назвали это теоретическое явление “гравитационным лазером”, отмечая, что это будет новый тип сигнала гравитационных волн, совершенно отличный от любых ранее изученных.
Несмотря на их потенциальную мощь, гравитационные лазеры были бы крайне редким явлением, поскольку для запуска каскадного усиления должны совпасть определенные условия. Более того, большинство таких лазеров было бы направлено не к Земле, поскольку они излучаются из черных дыр в случайных направлениях. Тем не менее, обсерватории следующего поколения для наблюдения за гравитационными волнами могут обнаружить гравитационные лазеры. Если такое произойдет, это станет твердым доказательством существования темной материи в форме аксионов, а также подтвердит, что наша Вселенная достаточно удивительна, чтобы допустить существование гравитационных лазеров.