Звёздное скопление NGC 299. Авторы и права: Hubble.
Группа астрономов изучила два близлежащих шаровых скопления, 47 Tucanae и Omega Centauri, в поисках сигналов, вызванных аннигиляцией тёмной материи. Те поиски оказались безрезультатными, но всёже они не были неудачными. Отсутствие обнаружения наложило строгие верхние ограничения на массу гипотетической частицы тёмной материи.
Тёмная материя составляет около 80% всей массы Вселенной, хотя она совершенно невидима. Она просто не взаимодействует с электромагнитной силой, поэтому не светится, не отражает, не поглощает и так далее. Пока единственное доказательство её существования, которое у нас есть, – это его гравитационное воздействие на остальную часть Вселенной. Из-за этого астрономы не совсем уверены в том, что такое тёмная материя, хотя многие физики считают, что это какой-то новый вид частиц , ранее неизвестный стандартной модели физики элементарных частиц.
Одна из возможностей заключается в том, что тёмная материя состоит из какой-то сверхлёгкой частицы, такой как аксион. И хотя эти частицы не будут взаимодействовать с обычной материей, они могут очень редко взаимодействовать друг с другом, сталкиваясь 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, образуя связанные состояния, называемые позитронием. Однако атомы позитрония нестабильны и в конце концов распадаются, оставляя после себя вспышку радиоизлучения.
Тёмная энергия, нормальная и тёмная материя. Авторы и права: NASA.
Таким образом, несмотря на то, что тёмная материя не взаимодействует с электромагнитными полями напрямую, мы всё ещё можем наблюдать радиоизлучение от столкновения и распада частиц тёмной материи.
Посмотрите на шаровые скопления
Чтобы обнаружить эти взаимодействия, вам нужно много тёмной материи. Если бы частицы тёмной материи сталкивались достаточно легко, мы бы уже это увидели. Значит, столкновения должны быть редкими. Плотность тёмной материи в окрестностях нашей галактики слишком мала, чтобы можно было обнаружить излучение, но плотные ядра галактик могут помочь нам в решении данной проблемы.
Естественным местом для поиска является наше галактическое ядро, но это место завалено всеми видами радиоизлучения, поэтому трудно сказать, исходит ли тот или иной сигнал от аннигиляции тёмной материи или от чего-то более приземлённого. Вот почему группа астрономов обратилась к двум близлежащим шаровым скоплениям, как сообщается в статье, недавно опубликованной на сайте arXivOrg.
Два скопления, 47 Tucanae и Omega Centauri, находятся всего в нескольких тысячах световых лет от нас, что делает их относительно лёгкими для наблюдения. И астрономы считают, что они являются остатками карликовых галактик , большая часть их звёзд оторвана от них в результате взаимодействия с Млечным Путём.
Галактический кластер с тёмной материей, обозначенной синим цветом. Авторы и права: Flickr Commons, CC BY-SA.
Это делает скопления идеальными лабораториями, потому что они, по сути, представляют собой шары из плотной тёмной материи с очень небольшим загрязнением. Команда астрономов отправилась на поиски уникального радиосигнала распадающегося позитрония с помощью обсерватории Паркса в Австралии.
Они ничего не нашли, что не обязательно плохо. Основываясь на своих наблюдениях, они смогли установить наилучшие верхние пределы для массы и поперечного сечения (показатель того, насколько часто частицы взаимодействуют) этих моделей лёгкой тёмной материи. Конечно, было бы здорово увидеть подтверждённый сигнал и, наконец, положить конец тайне тёмной материи, но новые знания в любом направлении всегда приветствуются и всегда полезны.
Больше информации: arXivOrg
Источник: universetoday.ru
