Пока что единственное прямое доказательство существования темной материи - это влияние гравитации на материю, которое мы можем видеть. И эти гравитационные эффекты настолько выражены, что мы знаем, что они должны составлять около 85 процентов всей материи во вселенной. Но мы мало что знаем о темной материи, включая то, состоит ли она из еще не обнаруженных частиц.
Существует множество конкурирующих теорий о составе и свойствах темной материи и о том, есть ли у темной материи какие-либо видимые маркеры, чтобы наконец ее "разоблачить".
К числу предполагаемых кандидатов в частицы темной материи относятся WIMP (слабо взаимодействующие массивные частицы), аксионы и стерильные нейтрино - и физики искали каждый тип, используя различные наземные и космические приборы и методы.
Почти 20 лет назад физики предположили, что теоретическая стерильная нейтринная форма темной материи может быть ответственна за излучение света с определенной энергией, когда его частицы распадаются в космосе, и в 2014 году исследование детализировало легкую сигнатуру, называемую линией «3,5 кэВ», обнаруженную в очень больших скоплениях галактик.
КэВ - это мера энергии, которая представляет собой тысячу электрон-вольт или кило-электрон-вольт.
В исследовании предполагалось, что эта линия, не имеющая подтвержденного источника, может быть подтверждением обнаружения темной материи, которое искали ученые.
Но новое исследование, проведенное учеными из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab), Калифорнийского университета в Беркли и Мичиганского университета, делает вывод, что это объяснение стерильного распада нейтрино теперь по существу исключается в качестве источника этой линии.
«Наши результаты не означают, что темная материя не является стерильным нейтрино, но это означает, что на сегодняшний день нет экспериментальных доказательств, указывающих на ее существование», - сказал Бенджамин Сафди, соавтор исследования и доцент кафедры физики в университете Мичигана.
Подход исследователей, который анализировал наблюдения с помощью рентгеновского телескопа темных мест в нашей собственной галактике, где ожидалась темная материя, не нашел доказательств линии 3,5 кэВ.
«Наши ограничения настолько сильны, что они могут создать трудности для любых простых моделей темной материи», - сказал Николас Родд, соавтор исследования и физик, связанный с теоретической группой лаборатории Беркли и Центром теоретической физики Беркли. Родд работает с Сафди в течение нескольких лет, исследуя возможные видимые проявления темной материи в космосе.
Методика, разработанная исследователями может с предельной чувствительностью анализировать другие возможные сигнатуры темной материи в космосе.
«Хотя эта работа, к сожалению, "проливает холодную воду" на то, что было возможным первым свидетельством микроскопической природы темной материи, она открывает совершенно новый подход к поиску темной материи, который может привести к открытию в ближайшем будущем», - сказал Сафди.
Вместо того, чтобы смотреть на другие галактики и скопления галактик - места, которые, как ожидается, будут особенно богаты темной материей, - для определения наличия признаков линии 3,5 кэВ, исследователи проанализировали данные из рентгеновских телескопических изображений «пустого» пространства за более чем 20 лет в нашей галактике Млечный Путь, где вы можете ожидать присутствие темной материи, но не более того.
Основываясь на наблюдаемых гравитационных эффектах, связанных с темной материей, ожидается, что галактики, включая нашу собственную галактику Млечный путь, будут окружены так называемыми гало темной материи. Такие ореолы объясняют наблюдения, показывающие, что объекты ближе к центральной орбите галактики имеют ту же скорость, что и объекты на окраинах, что не поддается объяснению, если вы принимаете во внимание только видимую материю.
«Куда бы мы ни посмотрели, из гало Млечного Пути должен быть поток темной материи», - сказал Родд. «Благодаря расположению нашей солнечной системы в галактике, мы, в своем исследовании, использовали факт, что мы живем в ореоле темной материи».
Кристофер Десерт, соавтор исследования, исследователь физики и доктор философии из Мичиганского университета сказал, что скопления галактик, в которых наблюдается линия 3,5 кэВ, также имеют большие фоновые сигналы, которые служат шумом при наблюдениях и могут затруднить определение конкретных сигналов, которые могут быть связаны с темной материей.
«Причина, по которой мы смотрим через гало галактической темной материи нашей галактики Млечный Путь, заключается в том, что его фон намного ниже», - сказал Десерт.
Исследователи использовали данные космического рентгеновского телескопа XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror), запущенного в 1999 году Европейским космическим агентством. Они ограничили данные, которые они использовали, коллекцией изображений примерно из 800 так называемых областей «пустого неба» в космосе, которые были отобраны в пределах от 5 до 45 градусов от центра галактического Млечного Пути - области, которые, как ожидается, будут иметь более высокие концентрации темной материи.
Они сравнили свой собственный анализ с анализами других исследователей, которые были основаны на наблюдениях за областями в космосе, которые считались богатыми темной материей, такими как скопление галактик Персей и галактика Андромеды.
Родд сказал, что метод анализа команды может быть использован для анализа данных, взятых из наблюдений других рентгеновских телескопов, чтобы детально сканировать другие световые сигналы, излучаемые в гораздо более широком диапазоне энергий, пишет HeritageDaily.
«Как мы можем расширить эту технику, чтобы рассмотреть больше случаев?», - говорит Родд. «Существует множество других наборов данных, о которых мы ничего не говорим в этом исследовании. Если вы ищете общий подход к распаду темной материи и хотите иметь более высокую чувствительность, это наш путь. Это общий инструмент, который может использовать любой, кто ищет темную материю».
Написать комментарий
А я думаю, что "килограмм-электрон-вольт" - это шедевр, который может возникнуть только в голове журналиста. Но никак не физика.