Одна из главных загадок астрофизики — темная материя, гипотетическое вещество, которое невозможно увидеть, но которое должно существовать, если верна наиболее авторитетная научная модель Вселенной. Единственное, что нам известно, это то, что в космосе значительно больше гравитации, чем должна порождать вся барионная материя. Вероятная причина этому — темная материя, но из каких именно частиц она состоит, пока ученым неизвестно.

Кандидатов на роль темной материи несколько, и их можно разделить на две основные категории: отдельные частицы и многосоставные, в том числе, макроскопические сгустки, способные достигать планетарных масс, пишет Science Alert.

«Макроскопическое скопление темной материи с массой и/или радиусом, близкими к планетарным, будет вести себя как темная экзопланета, если она связана со звездной системой, даже если лежащая в основе объекта физика напоминает нечто совсем другое», — сказали авторы исследования, физики из Университета Висконсин-Мэдисон.

Современные методы обнаружения экзопланет в основном основываются на методе транзита — изменении интенсивности света, идущего к нам от звезды, при прохождение перед ней экзопланеты. Астрономы могут измерить силу затемнения, чтобы рассчитать радиус экзопланеты. Двигаясь вокруг своей звезды экзопланеты также заставляют свои звезды немного двигаться вокруг общего центра тяжести, что можно обнаружить по изменениям длины волны света звезды. Это движение, называемое радиальной скоростью, можно использовать для расчета массы экзопланеты. Получив эти первичные данные, мы можем рассчитать плотность экзопланеты и, таким образом, определить, как она устроена. То есть отнести ее к газовым гигантам или каменным планетам.

Эти же методы наблюдений и расчетов можно использовать для обнаружения потенциальных экзопланет из темной материи, считают физики из Университета Висконсин-Мэдисон. Экзопланета из темной материи может иметь свойства, отличные от ожидаемых от обычных экзопланет, что противоречит нашему нынешнему пониманию формирования планет. Например, вы можете получить экзопланету с большей плотностью, чем железо, или с настолько низкой плотностью, что ее существование невозможно объяснить стандартной физикой.

Кроме того, астрономы смогли исследовать атмосферы многих обнаруженных экзопланет на основе данных о транзитах. Они измеряют спектр света звезды во время прохождения и сравнивают его со светом звезды в обычном режиме, ища более тусклые и более яркие длины волн. Это означает, что некоторое количество света было поглощено и/или переизлучено молекулами в атмосфере экзопланеты; ученые могут анализировать эти данные, чтобы определить, что это за молекулы.

Если транзитный спектр обнаружит серьезные аномалии, это может указывать на присутствие в звездной системе экзопланеты из темной материи.

Наконец, если транзитный провал, известный как кривая блеска, имеет неожиданную форму, это тоже может быть подсказкой, что мы имеем дело не с обычной экзопланетой, а планетой из темной материи.

До сих пор такие необычные экзопланеты не попадались, но на случай, если такое произойдет, физики рассчитали, как может выглядеть световая кривая, и заложили фундамент более сложного теоретического анализа, что позволит использовать машинное обучение в поисках подобных планет.

Хотя темная материя не излучает и не отражает свет, а также не взаимодействует с электромагнитными силами, команда исследователей из Китая доказала, что значительное количество темной материи может находиться вокруг черных дыр. Для этого они впервые применили модель динамического трения.