Ученые могли наконец впервые "увидеть" темную материю: новое исследование

Ученые, возможно, впервые "увидели" темную материю благодаря космическому гамма-телескопу NASA "Ферми" (Fermi). Если так, то это ознаменовало бы первое прямое обнаружение самой загадочной субстанции во Вселенной, сообщает Space.com, пишет УНН.

Детали

Теорию темной материи выдвинул в 1933 году астроном Фриц Цвикки, который обнаружил, что видимые галактики скопления Волосы Вероники не обладают необходимым гравитационным воздействием, чтобы предотвратить разлет этого скопления. Затем, в 1970-х годах, астроном Вера Рубин и ее коллеги обнаружили, что внешние края спиральных галактик вращаются с той же скоростью, что и их центры, что было бы возможно только при условии, что основная масса в этих галактиках не была бы сосредоточена в их центрах, а скорее рассеяна шире. Конечно, это не прямые наблюдения тёмной материи, а выводы, сделанные на основе взаимодействия тёмной материи с гравитацией, а также влияния гравитации на обычную материю и свет. Тем не менее, благодаря этим открытиям, астрономы с тех пор подсчитали, что все крупные галактики заключены в обширных гало тёмной материи, простирающихся далеко за пределы видимой материи в галактиках (например, галактические гало звёзд).

По оценкам, частицы этой загадочной субстанции превосходят по весу частицы, составляющие повседневную материю, в соотношении пять к одному. Это означает, что все, что мы видим вокруг себя ежедневно - звезды, планеты, спутники, наши тела, соседский кот и т.д. - составляет лишь 15% материи во Вселенной, а темная материя - остальные 85%. Загадочности темной материи добавляет тот факт, что, поскольку она так слабо или вообще не взаимодействует с электромагнитным излучением, она не излучает, не поглощает и не отражает свет. Таким образом, она фактически невидима на всех длинах волн света - или, по крайней мере, мы так думали.

Как пишет издание, существует одна возможность, которая может привести к тому, что темная материя будет производить свет. Если частицы темной материи "аннигилируют" при встрече и взаимодействии, подобно тому, как это делают материя и ее аналог антиматерия, то это должно образовывать ливень частиц, включая фотоны гамма-лучей, которые, хотя и невидимы для наших глаз, могли бы быть "увидены" чувствительными космическими гамма-телескопами. Одной из предложенных "самоаннигилирующих" частиц, которые, как считается, составляют темную материю, являются так называемые "слабо взаимодействующие массивные частицы" или "WIMPS".

Команда исследователей под руководством Томонори Тотани из кафедры астрономии Токийского университета направила космический аппарат "Ферми" на области Млечного Пути, где должна собираться темная материя, а именно в центре нашей галактики, и охотилась на эту характерную гамма-сигнатуру.

"Тотани считает, что мы наконец-то нашли эту сигнатуру", - говорится в публикации.

"Мы обнаружили гамма-лучи с энергией фотонов 20 гигаэлектронвольт (или 20 миллиардов электронвольт, чрезвычайно большое количество энергии), простирающиеся в галоподобной структуре к центру галактики Млечный Путь, - сказал Тотани. - Компонент гамма-излучения точно соответствует форме, которую ожидают от гало темной материи".

И это, как отмечает издание, не единственное близкое соответствие. Энергетическая сигнатура этих гамма-лучей точно соответствует тем, которые, как предполагается, возникнут в результате аннигиляции сталкивающихся частиц WIMP, которые, по прогнозам, имеют массу примерно в 500 раз большую, чем протоны, обычные частицы материи, находящиеся в сердце атомов. Тотани предполагает, что нет никаких других астрономических явлений, которые бы легко объясняли гамма-лучи, наблюдаемые "Ферми".

"Если это правильно, насколько мне известно, это означало бы первый случай, когда человечество "увидело" темную материю. И оказывается, что темная материя - это новая частица, которая не входит в современную стандартную модель физики элементарных частиц, - сказал Тотани. - Это свидетельствует о важном развитии в астрономии и физике".

Хотя Тотани уверен, что обнаруженное им и его коллегами является признаком того, что частицы WIMP темной материи аннигилируют друг друга в сердце Млечного Пути, научному сообществу в целом понадобятся более весомые доказательства, прежде чем книга об этой почти столетней тайне будет закрыта, отмечает издание.

"Этого можно достичь, когда будет накоплено больше данных, и если так, то это предоставит еще более убедительные доказательства того, что гамма-лучи исходят из темной материи", - добавил Тотани.

Исследование команды было опубликовано во вторник (25 ноября) в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.