;
Кейсы 4 июля 2022

Физики придумали, как искать темную материю «поблизости»: насколько это реально

Далее

Группа астрономов изучила два близлежащих шаровых скопления, 47 Tucanae и Omega Centauri, в поисках сигналов, вызванных аннигиляцией темной материи. Хотя поиски оказались пустыми, ученые не считают исследование провалом. «Хайтек» рассказывает почему.

Темная материя составляет около 80% всей массы во Вселенной, хотя и совершенно невидима. Она не взаимодействует с электромагнитной силой, и поэтому он не светится, не отражает, не поглощает ничего. До сих пор единственное доказательство ее существования — гравитационное воздействие на остальную Вселенную. Из-за этого астрономы не совсем уверены в том, что такое вообще темная материя. Хотя, многие физики считают, что это какой-то новый вид частиц, которые пока не вписываются в Стандартную модели физики элементарных частиц.

Есть вариант, как ее найти

Одна из теорий состоит в том, что темная материя состоит из какой-то сверхлегкой частицы, такой как аксион. И, хотя эти частицы не могут взаимодействовать с обычной материей, то между собой — вполне вероятно, сталкиваясь друг с другом и аннигилируя. Если энергия столкновения достаточно высока, это может привести к образованию гамма-излучения, которое затем расщепляется, превращаясь в электрон и позитрон.

Эти электроны и позитроны могут склеиваться вместе, образуя позитроний. Однако атомы позитрония нестабильны, и, в конечном итоге они распадаются, оставляя после себя вспышку радиоизлучения.

Таким образом, даже несмотря на то, что темная материя не взаимодействует с электромагнетизмом напрямую, все еще существует вероятность того, что можно наблюдать радиоизлучение от столкновения и распада ее частиц.

Насколько это реально?

Сталкиваясь частицы темной материи так легко и просто, ученые бы давно ее обнаружили. Так что эти «встречи» должны быть редкими. Плотность темной материи в галактических «окрестностях» Земли слишком мала, но плотные ядра галактик — другое дело.

Логика подсказывает, что тогда ее надо искать в галактическом ядре. Проблема в том, что это место уже переполнено всевозможными видами радиоизлучения. Поэтому трудно сказать, исходит ли конкретный сигнал от аннигилирующей темной материи или от чего-то более приземленного. Поэтому команда астрономов обратила внимание на два близлежащих шаровых скопления — 47 Тукан (≈13 000 световых лет) и Омега Центавра (≈16 000 световых лет).

Они находятся всего в нескольких тысячах световых лет от нас, поэтому их относительно легко наблюдать. Также астрономы полагают, что они — остатки карликовых галактик. Основная часть звезд отделилась в результате взаимодействия с Млечным Путем.

Это делает скопления идеальными лабораториями, потому что они, по сути, представляют собой шары плотной темной материи с очень небольшим загрязнением. Команда астрономов отправилась на поиски уникального радиосигнала распадающегося позитрония, используя обсерваторию Паркса в Австралии.

Что в итоге?

В ходе исследования ученые ничего не нашли, но, возможно это не так уж плохо. Основываясь на наблюдениях, они установили четкие верхние пределы для массы и поперечного сечения (мера того, как часто частицы взаимодействуют) этих моделей легкой темной материи. Как отмечают авторы работы, это пригодится в будущих исследованиях. Наложить строгие ограничения на массу гипотетической частицы темной материи важно. Это дает хоть какую-то конкретику, что в вопросе поиска таинственной темной материи будет явно не лишним.

Читать далее:

Посмотрите на небесный «Титаник», который будет работать на ядерной энергии

В НАСА поняли, как искать жизнь на Марсе: эксперимент показал, где она может быть

Астрономы нашли планеты, которые отличаются от Земли, но пригодны для жизни