暗物质可能围绕黑洞使空时像一个铃铛一样响起而我们可能能够来“听”它
ByBlack Holes
一组研究人员说黑洞可能为发现暗物质服务为完美的试验台。
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(Image credit: NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt)
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Black Holes
一组研究人员说黑洞可能为发现暗物质服务为完美的试验台。
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(Image credit: NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt)
原来是暗物质能唱歌，但除非它被给一个由黑洞制成的麦克风。
几十年来暗物质的真实性质已经躲避了科学家。为了解释为什么暗物质粒子在任何直接探测实验中已经没有出现，物理学家已经好奇了是否它可能是一种被称为一个轴子的粒子。轴子被预测在强核力的高度理论模型中并且也出现在各种版本的弦理论中。
如果暗物质是一个轴子，那么每个单独粒子可能是令人难以置信的轻——从一个电子的千分之一到万亿分之一范围任何地方的质量。这将使暗物质在一个大尺度上非常奇怪的行为。它将是如此之轻以至于它的量子波性质将是突出的。换句话说，我们不会已经生活在一个嗡嗡作响的粒子一样暗物质的群中，而是生活在一片翻腾的暗物质海洋中。
虽然很有趣但这一假设使暗物质更难来探测，因为暗物质罕见的如果从来与正常物质相互作用。这意味着我们将不会在我们的直接检测实验中看到它。我们能够来探测到这种暗物质的唯一方法之一将是通过它的引力相互作用。
现在，一组研究人员说黑洞可能对发现这种暗物质服务为完美的试验台。他们在10月份发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中讨论了他们的结果。（该研究尚未经过同行评审也未在科学期刊上发表）。
黑洞和轴子会以一种非常惊讶的方式相互作用。通过一种叫超辐射的过程，暗物质可以从一个旋转的黑洞窃取能量。随着时间暗物质将继续环绕黑洞并最终环绕黑洞聚集一个密的暗物质云。
一旦暗物质从黑洞吸食了足够的旋转能量它将减缓下来，以一个完全不可见的发射级联引发暗物质粒子的释放。然而虽然发射的暗物质将不发射任何辐射，但它会影响空时。
研究人员发现了发射的暗物质会像一个围绕黑洞的钟一样响铃空时。它不会像一个来自黑洞合并的信号那样强，但它可能刚好在太阳系中用实验是可检测到的。
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发射的引力波将在被激光干涉仪引力波天文台和处女座干涉仪（适用于高质量轴子）基于地面的实验以及用像即将到来的激光干涉仪空间天线（适用于极低质量轴子）天基探测器可以检测到的频率范围内。
无论哪种方式，目前都没有这些轴子存在的证据，我们也从未检测到这些种信号。但现在这个建议在那里，我们能梳理现有的数据并微调未来的实验来狩猎它们。