2 часа назад
3
Новое исследование международной группы физиков, опубликованное в престижном научном журнале Physical Review D, предлагает новую стратегию поиска темной материи. Ученые предлагают сосредоточиться на процессе ее естественного распада в экзотические частицы — гипотетические гравитоны, которые теоретически являются переносчиками гравитационного взаимодействия.
Подавляющая часть материи во Вселенной невидима. Все осязаемые космические объекты — от далеких галактик до газовых облаков — составляют лишь 15% ее массы. Остальные 85% приходятся на загадочную темную материю, которая проявляет себя только через гравитацию. До сих пор все попытки поймать ее гипотетические частицы с помощью гигантских резервуаров с переохлажденным жидким ксеноном или поиска вспышек их аннигиляции в центре Млечного Пути не увенчались успехом.
Эффект Герценштейна в космической паутине
Поскольку сами (еще не обнаруженные и остающиеся лишь гипотезой) гравитоны взаимодействуют с окружающим миром чрезвычайно слабо и их прямая регистрация считается невозможной, исследователи сделали ставку на многоступенчатый космический каскад.
Согласно их гипотезе, частицы темной материи, заполнившие Вселенную на ранних этапах ее эволюции, могли распадаться на гравитоны. Пролетая сквозь масштабные магнитные поля, эти гравитоны должны превращаться в кванты высокоэнергетического света — гамма-лучевые фотоны.
В основе этой гипотезы лежит предсказанный физиками эффект Герценштейна — процесс взаимной трансформации гравитационных и электромагнитных волн в магнитном поле.
Идеальной природной лабораторией для этого процесса авторы называют космические филаменты. Это гигантские нити из газа, пыли и звезд, связывающие так называемую «космическую паутину». Филаменты занимают до 30% наблюдаемого объема Вселенной и обладают протяженными, хотя и крайне слабыми магнитными полями, которые остаются однородными на протяжении миллионов световых лет.
Смена ориентиров: взгляд за пределы Галактики
Чтобы зафиксировать этот неуловимый распад, астрофизики предлагают искать аномальный избыток фонового гамма-излучения. В качестве базовой линии они использовали многолетние данные космического гамма-телескопа НАСА Fermi. Главное преимущество нового метода заключается в том, что он опирается на процессы Стандартной модели физики элементарных частиц, вводя лишь одно допущение — саму возможность распада темной материи в гравитоны.
Новый подход кардинально меняет географию поисков: ученым больше не нужно сканировать плотное ядро нашей Галактики. Из-за колоссальных космологических расстояний, необходимых для превращения гравитонов в фотоны, искомый сигнал должен приходить преимущественно из глубокого межгалактического пространства.
В будущем ученые планируют значительно повысить точность своих поисков с помощью проектируемого космического телескопа следующего поколения APT (Advanced Particle-astrophysics Telescope), чья чувствительность к подобным гамма-вспышкам на порядок превышает возможности аппарата Fermi.
Астрономы обнаружили крупнейшую структуру во Вселенной
Вселенная отказалась быть однородной в большом масштабе — новые данные
В космосе обнаружена гигантская нить, закручивающая десятки галактик
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX
