Катастрофические астрофизические события, такие как слияние черных дыр, могут высвобождать энергию в неожиданных формах.
Экзотические маломассивные поля (Элф), например, могут распространяться в пространстве и вызывать слабые сигналы, обнаруживаемые с помощью квантовых сенсорных сетей, таких как атомные часы сети GPS или магнитометры сети GNOME. Это результаты теоретических расчетов, выполненных исследовательской группой, включающей доктора Арне Викенброка из кластера передового опыта PRISMA+ в Университете Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) и Институте Гельмгольца в Майнце (HIM). Они особенно интересны в контексте поиска темной материи, поскольку маломассивные поля рассматриваются как перспективные кандидаты на эту экзотическую форму материи.
От мульти-мессенджерной астрономии до поиска темной материи
Мульти-мессенджерная Астрономия включает в себя скоординированное наблюдение разрозненных сигналов, которые происходят от одного и того же астрофизического события. С момента первого обнаружения гравитационных волн с помощью интерферометра LIGO несколько лет назад интерес к этой области чрезвычайно расширился, и она дала огромное количество новой информации, происходящей из глубин Вселенной. "Когда гравитационные волны генерируются где-то в космосе и обнаруживаются на земле, многочисленные телескопы теперь фокусируются на этом событии, чтобы записать различные сигналы, например, в форме электромагнитного излучения", - объясняет Арне Викенброк. "Мы спросили себя, что произойдет, если часть наблюдаемой энергии, высвобождаемой такими событиями, будет также излучаться в виде экзотических полей низкой массы или эльфов. Сможем ли мы обнаружить их с помощью существующих сетей квантовых датчиков?"
Расчеты ученых подтвердили, что это может иметь место при определенных параметрах. "Мы также рассудили, что такие поля при излучении вызовут характерную частотную сигнатуру в сетях", - добавляет Арне Викенброк. - Сигнал будет похож на звук проходящей мимо сирены, переходящей с высоких частот на низкие."Исследователи имеют в виду две конкретные сети: всемирную сеть GPS атомных часов и сеть GNOME, которая состоит из множества магнитометров, распределенных по всему земному шару. Исходя из ожидаемой силы сигнала, система GPS в настоящее время должна быть достаточно чувствительной для обнаружения ELFs. Рабочая группа профессора JGU Дмитрия Будкера при нем, вместе с другими командами, в настоящее время модернизирует сеть GNOME, и по завершении этого также должна быть достаточно чувствительной, чтобы наблюдать такие события.
Потенциальные эльфы имеют особое значение в поисках темной материи. Хотя мы знаем, что эта странная форма материи должна существовать, никто еще не знает, из чего она сделана. Специалисты рассматривают и исследуют целый ряд возможных частиц, которые теоретически могут претендовать на роль кандидатов. Среди наиболее перспективных современных кандидатов-чрезвычайно легкие бозонные частицы, которые также можно рассматривать в терминах классического поля, колеблющегося с определенной частотой. "Таким образом, в глубинах Вселенной при слиянии двух черных дыр может образоваться темная материя в виде эльфов", - заключает Арне Викенброк. - Прецизионные квантовые сенсорные сети, в свою очередь, могут функционировать как телескопы эльфов, добавляя еще один важный элемент в инструментарий мульти-мессенджерной астрономии."
