Немецкие физики предложили новую теорию темной материи

Согласно общепринятой теории, темная материя существует, потому что иначе звезды не могли бы вращаться вокруг центра галактик. Среди вероятных кандидатов на звание темной материи — гипотетически существующие так называемые вимпы, слабовзаимодействующие массивные частицы. Однако новейшие исследования заставляют все больше усомниться в этом. Поэтому немецкие физики занялись поисками альтернативных вариантов.

Ученые обратили внимание на результаты наблюдений, сделанных несколькими независимыми группами исследователей в 2014 году. Они сообщают о присутствии новых спектральных линий с энергией 3,5 килоэлектронвольт в рентгеновском излучении далеких галактик и галактических скоплений. Эта необычная радиация может оказаться ключом к пониманию природы темной материи. Немецкие физики предлагают рассмотреть сценарий, в котором две частицы темной материи сталкиваются и взаимно уничтожаются. Такое происходит, например, когда электрон встречается с позитроном. «Долгое время предполагалось, что такое уничтожение невозможно наблюдать, если эти частицы легкие, — объясняет профессор Йоахим Копп. — Мы подвергли нашу новую модель изучению и сравнили ее с экспериментальными данными. Все сходится гораздо лучше, чем в случае более старых моделей».

Согласно модели Коппа, частицами темной материи могут быть фермионы с массой всего в несколько килоэлектронвольт, которые называют также стерильными нейтрино. Такая легковесная темная материя считалась маловероятной, потому что не объясняла образование галактик. Но гипотеза Коппа дает элегантное решение этой проблемы — немецкие ученые предположили, что аннигиляция темной материи — это двухэтапный процесс: в первую фазу формируется промежуточное состояние, которое позже распадается на наблюдаемые рентгеновские фотоны.

Новая модель настолько общая, что является интересной начальной точкой для поиска темной материи, даже если спектральная линия, обнаруженная в 2014 году, окажется другого происхождения. Физики университета уже работают над космической миссией e-ASTROGRAM, которая должна будет проанализировать рентгеновское излучение с недоступной ранее точностью, сообщает EurekAlert.

В прошлом году британские физики с помощью мощного суперкомпьютера провели симуляцию формирования галактик в присутствии темной материи. Они показали, что существование темной материи согласуется с наблюдаемым отношением между массой, размером и светимостью галактик. Это позволило им высказаться в пользу теории существования темной материи.