Учені могли нарешті вперше "побачити" темну матерію: нове дослідження
Київ • УНН
Космічний гамма-телескоп NASA "Фермі" виявив гамма-промені в Чумацькому Шляху, які відповідають формі гало темної матерії. Це може бути першим прямим виявленням найзагадковішої субстанції у Всесвіті.
Учені, можливо, вперше "побачили" темну матерію завдяки космічному гамма-телескопу NASA "Фермі" (Fermi). Якщо так, то це ознаменувало б перше пряме виявлення найзагадковішої субстанції у Всесвіті, повідомляє Space.com, пише УНН.
Деталі
Теорію темної матерії висунув у 1933 році астроном Фріц Цвіккі, який виявив, що видимі галактики скупчення Волосся Вероніки не мають необхідного гравітаційного впливу, щоб запобігти розльоту цього скупчення. Потім, у 1970-х роках, астроном Віра Рубін та її колеги виявили, що зовнішні краї спіральних галактик обертаються з тією ж швидкістю, що й їхні центри, що було б можливо лише за умови, що основна маса в цих галактиках не була б зосереджена в їхніх центрах, а радше розсіяна ширше. Звичайно, це не прямі спостереження темної матерії, а висновки, зроблені з використанням взаємодії темної матерії з гравітацією, а також впливу, який гравітація має на звичайну матерію та світло. Однак, завдяки цим висновкам, астрономи згодом підрахували, що всі великі галактики вбудовані у величезні ореоли темної матерії, які розширюються далеко за межі видимої матерії в галактиках (наприклад, галактичні гало зірок).
За оцінками, частинки цієї загадкової субстанції переважають частинки, що становлять повсякденну матерію, у співвідношенні п'ять до одного. Це означає, що все, що ми бачимо навколо себе щодня - зірки, планети, супутники, наші тіла, сусідський кіт тощо - становить лише 15% матерії у Всесвіті, а темна матерія - решту 85%. Загадковості темної матерії додає той факт, що, оскільки вона так слабо або взагалі не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням, вона не випромінює, не поглинає і не відбиває світло. Таким чином, вона фактично невидима на всіх довжинах хвиль світла - або, принаймні, ми так думали.
Як пише видання, існує одна можливість, яка призведе до того, що темна матерія вироблятиме світло. Якщо частинки темної матерії "анігілюють" під час зустрічі та взаємодії, подібно до того, як це роблять матерія та її аналог антиматерія, то це повинно утворювати зливу частинок, включаючи фотони гамма-променів, які, хоча й невидимі для наших очей, могли б бути "побачені" чутливими космічними гамма-телескопами. Однією з запропонованих "самоанігілюючих" частинок, які, як вважається, становлять темну матерію, є так звані "слабко взаємодіючі масивні частинки" або "WIMPS".
Команда дослідників під керівництвом Томонорі Тотані з кафедри астрономії Токійського університету спрямувала космічний апарат "Фермі" на області Чумацького Шляху, де повинна збиратися темна матерія, а саме в центрі нашої галактики, і полювала на цю характерну гамма-сигнатуру.
"Тотані вважає, що ми нарешті знайшли цю сигнатуру", - ідеться у публікації.
"Ми виявили гамма-промені з енергією фотонів 20 гігаелектронвольт (або 20 мільярдів електронвольт, надзвичайно велика кількість енергії), що простягаються в галоподібній структурі до центру галактики Чумацький Шлях, - сказав Тотані. - Компонент гамма-випромінювання точно відповідає формі, яку очікують від гало темної матерії".
І це, як зауважує видання, не єдина близька відповідність. Енергетична сигнатура цих гамма-променів точно відповідає тим, які, як передбачається, виникнуть в результаті анігіляції частинок WIMP при зіткненні, які, за прогнозами, мають масу приблизно в 500 разів більшу, ніж протони, звичайні частинки матерії, що знаходяться в серці атомів. Тотані припускає, що немає жодних інших астрономічних явищ, які б легко пояснювали гамма-промені, що спостерігаються "Фермі".
"Якщо це правильно, наскільки мені відомо, це означало б перший випадок, коли людство "побачило" темну матерію. І виявляється, що темна матерія - це нова частинка, яка не входить до сучасної стандартної моделі фізики елементарних частинок, - сказав Тотані. - Це свідчить про важливий розвиток в астрономії та фізиці".
Хоча Тотані впевнений, що виявлене ним та його колегами є ознакою того, що частинки WIMP темної матерії анігілюють одна одну в серці Чумацького Шляху, науковій спільноті загалом знадобляться більш вагомі докази, перш ніж книга про цю майже столітню таємницю буде закрита, зауважує видання.
"Цього можна досягти, коли буде накопичено більше даних, і якщо так, то це надасть ще переконливіші докази того, що гамма-промені походять з темної матерії", - додав Тотані.
Дослідження команди було опубліковано у вівторок (25 листопада) у журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.