Темная материя: открыт неизвестный сигнал

Темная материя: открыт неизвестный сигналАстрономы, исследовавшие спектр рентгеновского излучения соседней галактики и галактического скопления, обнаружили слабый сигнал - спектральную линию неизвестного происхождения. Как гласит существующая теория темной материи, ее экзотические частицы нейтрализуют друг друга и излучают при этом радиацию.

Сигнал темной материи? 

Таинственная темная материя Вселенной составляет большую часть ее массы. Но из чего она состоит, пока совершенно неизвестно. "Природа темной материи - ключевой вопрос космологии и фундаментальной физики", - пояснили Алексей Боярский и его коллеги по Лейденскому университету. Исследователи предполагают, что там должен быть ранее неизвестный тип частицы, так как все уже известные не обладают нужными качествами.

Темная материя: открыт неизвестный сигнал

Распределение темной материи (синий) и горячего газа (красный) в скоплении галактик Abell 2744-м
Фото: © NASA/ESA, J. Merten

Поиски частиц темной материи и WIMPs

Речь идет о так называемых WIMPs (слабо взаимодействующих массивных частицах), нейтрализующих друг друга при встрече. Действительно, физики недавно обнаружили первую частицу, которая одновременно является своей собственной античастицей. Такие майорановские фермионы могут быть частицами темной материи, как и лишь теоретически предполагаемый вид нейтрино: стерильные или правые нейтрино.

Астрофизики считают, что WIMPs под воздействием энергии аннигиляции предстают в виде фотона и, возможно, других частиц - после чего их можно отыскать. Весной 2014 астрономы обнаружили на маленьком участке в центре Млечного Пути высокоэнергетическое гамма-излучение. Его могут испускать частицы темной материи, однако, у ученых нет стопроцентной уверенности, что это так.

Загадочный рентгеновский сигнал из галактики Андромеда
Видео: © Федеральной политехнической школы Лозанны

Клубок линий в спектре рентгеновского излучения

Боярский и его команда искали в спектре двух галактических объектов явные рентгеновские сигналы: в галактике Андромеды и в галактическом скоплении Персей. Они анализировали данные космического телескопа XMM-Newton и целенаправлено искали спектральные линии, которые нельзя было отнести к знакомым источникам или процессам.

Проблема в том, что "рентгеновские спектры астрофизических объектов полны слабых линий, которые могут быть вызваны частицами, а также деталями приборов", - объясняют исследователи. По одному объекту трудно судить о том, являются ли линии в спектре реальным сигналом или только ошибкой аппаратуры.

Таинственный сигнал на 3,5 кэВ

Чтобы обойти эту проблему, астрономы проводили измерения на двух объектах, а также на участке пустого пространства. И они сделали открытие. "Мы нашли в рентгеновском спектре галактики Андромеда и кластера Персей слабую линию (3,5 кэВ), - пишут исследователи. - Такая линия до этого в спектрах аналогичных объектов не была известна".

Темная материя: открыт неизвестный сигнал

Исследователи зарегистрировали линию в рентгеновском спектре.  Галактика Андромеда Фото: © NASA

Наблюдения показывают, что спектральная линия ближе к середине как галактики, так и скопления сильнее, а к краям - слабее. Это хорошо согласуется с предположением, что в их центрах особенно много темной материи. "Она, к тому же, сильнее у скопления Персей, чем у галактики Андромеда", - уточняют астрономы, что также хорошо вписывается в теорию, так как кластер является более массивным, чем галактика.

"Особенности этой спектральной линии хорошо согласуются с поведением, которое продемонстрировала бы линия, возникшая в результате распада частиц темной материи", - констатировали Боярский и его коллеги. Кроме того, эта линия отсутствовала в контрольных измерениях на площади пустого пространства, значит, это вряд ли искажения, вызванные приборами.

Есть ли такая линия в Млечном Пути?

Тем не менее данных недостаточно, чтобы считать эту линию рентгеновского спектра сигналом WIMPs. "Чтобы прийти к заключению о ее природе, нужно найти другие объекты, где появляется эта линия", - говорят исследователи. Если она будет обнаружена, например, в Млечном Пути и других галактиках, то это могло бы указать на то, что там происходит ранее неизвестный процесс.

Но если рентгеновский сигнал не будет найден, то эта область поиска таинственного сигнала WIMPs сужается.

Источник: arxiv.org

 

Related posts:

2 thoughts on “Темная материя: открыт неизвестный сигнал

  1. Вот, тёмная материя, как и тёмная сторона силы — затягивает)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Перед отправкой комментария решите простой примерчик! *