Не такая уж и темная материя

Считается, что сутью темной материи является ее темнота. Что-то притягивает звезды и газовые облака, заставляя их менять свою траекторию, однако при попытке обнаружить загадочный объект астрономы ничего не видят. Следовательно, что бы это ни было, оно не излучает и не поглощает свет. Более того, если бы темная материя могла взаимодействовать с излучением, галактики бы даже не сформировались: то море фотонов, которое заполняло Вселенную на ранних стадиях ее развития, бомбардировало бы материю и не давало бы ей слипаться и образовывать более или менее массивные объекты.

Не такая уж и темная материя

Возможно, антиматерия, наблюдаемая в центральной области Галактики, была произведена темной материей

Тем не менее, астрономы вот уже несколько лет спорят о том, что темная материя могла дать энергию некоторым необъяснимым источникам излучения в космосе. Такое утверждение спорно, т.к. описание каждого из необъяснимых источников излучения требует различных наборов свойств темных частиц. Однако сейчас исследователи обнаружили более состоятельное объяснение данного феномена. По словам исследователя Дугласа Финкбейнера (Douglas Finkbeiner) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, эта идея все объединяет и, благодаря введению одной новой частицы, может все объяснить.

Один из возможных механизмов излучения для темной материи — взаимодействие с темной антиматерией, при котором они аннигилируют, и возникает всплеск гамма-излучения. Десять лет назад гамма-обсерватория «Комптон» (CGRO) зарегистрировала вдвое более интенсивное гамма-излучение, чем ожидалось. Если предположить, что частицы темной материи весят в 100 раз больше протонов, то аннигиляция темной материи могла бы объяснить такое расхождение.

СВЕЧЕНИЕ ВО ТЬМЕ

Глубоко в центре Галактики вы, возможно, смогли бы в буквальном смысле этого слова читать при свете темной материи. В прошлом году Игорь Москаленко из Стэнфордского университета и Ларри Вей (Larry Wei) из Стэнфордского Центра линейного ускорителя обратились к концепции, что звезда может сметать так много темных частиц на своем пути, что их аннигиляция будет генерировать больше энергии, чем ядерное горение внутри ее самой. Покидая звезду, это излучение перейдет из гамма- в видимый и инфракрасный диапазоны спектра. Действительно, неестественно яркие звезды наблюдаются в центре Галактики.

В 1970-х гг. астрономы регистрировали огромное число электрон-позитронных аннигиляций. Позитроны рождаются во многих процессах — от сверхновых до нейтронных звезд, однако не в таком изобилии, а источники концентрируются ближе к галактической плоскости, в то время как данное излучение пришло из внешних областей. В 2003 г. одна из научных групп предположила, что позитроны в данном случае возникли при аннигиляции темной материи. Проблема лишь в том, что позитроны очень легки, и для того, чтобы это объяснение было состоятельным, пришлось бы предположить, что масса частиц темной материи должна составлять ~0,001 от массы протона. Все это не согласуется с результатами, полученными обсерваторией «Комптон».

Финкбейнер и Нил Вейнер (Neal Weiner) из Нью-Йоркского университета могут истолковать эти наблюдения посредством данных о поведении тяжелых частиц. На конференции Американского астрономического общества Фин-кбейнер предположил, что частицы могут рассеиваться, преобразуя часть своей кинетической энергии во внутреннюю и в результате выстреливая электрон и позитрон.

Кинетическая энергия темных частиц во внутренних частях Галактики совпадает с количеством энергии, необходимой для рождения электрон-позитронной пары. При рассеянии частицы должны взаимодействовать посредством неизвестной силы, которая «включается», когда они сближаются до расстояния 10-14 м. Пролет с таким прицельным расстоянием в 10 тыс. раз вероятнее прямого попадания, необходимого для аннигиляции. Такое соотношение вероятностей может объяснить как результаты CGRO, так и количество регистрируемых позитронов. По словам Джонатана Фэна (Jonathan Feng) из Калифорнийского университета, данная идея наиболее вероятна из всех, предложенных ранее.

Несмотря на то, что необходимость введения нового типа взаимодействия может показаться неоправданной, исследователи утверждают, что появление новых частиц обычно влечет за собой введение новых типов взаимодействия. Как считает Вейнер, регистрация позитронов в центре Галактики требует некоторой дополнительной динамики в темном секторе. Вероятно, предложенная ими модель сможет пролить свет и на другие загадки астрофизики. Например, возможно, именно таков механизм подогрева межгалактического газа. В любом случае, новый гамма-телескоп с большой рабочей площадью GLAST (Gamma-ray Large Area Telescope), который NASA планирует запустить осенью, многое прояснит. По мере того, как исследователи будут все больше узнавать о темной материи и о законах, по которым она существует, новые частицы будут обретать свои настоящие имена, и сам термин «темная материя», который пока используется лишь от незнания ее природы, со временем канет в небытие.

Джордж Массер

21 Сентября 2011, 11:53    Oleg    4926    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.