Рентгеновское излучение темной материи

Рентгеновское излучение темной материи

Рентгеновское излучение темной материи

Около восьмидесяти пяти процентов материи в космосе не излучает ни света, ни какого-либо другого известного вида излучения и поэтому называется темной материей. Одно из ее примечательных качеств — то, что она взаимодействует с другой материей только через гравитацию; например, она не несет электромагнитного заряда. Темную материю также называют «темной», потому что она загадочна. Она не состоит из атомов или их обычных составных частей (таких как электроны и протоны) или каких-либо других известных элементарных частиц.

2

Потому что темная материя на сегодняшний день является доминирующим компонентом материи во Вселенной, ее распределение и гравитация глубоко повлияли на эволюцию галактических структур, а также на распределение космического микроволнового фонового излучения. Действительно, согласие между значениями ключевых космических параметров (таких как скорость расширения Вселенной), полученных независимо от двух совершенно разных космических структур, галактик и микроволнового фона, подтверждает достоверность моделей большого взрыва, которые требуют важной роли темной материи.

Физики пытались представить новые виды частиц, согласующиеся с известными законами Вселенной, чтобы объяснить темную материю, но пока ни один из них не получил подтверждения. Одной из заманчивых возможностей для новой частицы является так называемое «стерильное нейтрино». В настоящее время известно три типа нейтрино. Все они взаимодействуют с материей посредством гравитации и посредством слабой силы (самой слабой из четырех сил природы). Первоначально считалось, что все они не имеют массы, как фотон, но около двадцати лет назад физики обнаружили, что у них действительно небольшие массы — примерно в миллион раз меньше массы электрона, но все же достаточно, чтобы создать фатальную проблему для так называемой Стандартной модели частиц. Возможным решением было бы существование более массивного нейтрино, возможно, в тысячу раз большего размера, получившего название «стерильное нейтрино», потому что оно не будет взаимодействовать через слабое взаимодействие. Оно никогда не было обнаружено.

Астрономы поняли, что если темная материя состоит из стерильных нейтрино, то, когда эти частицы время от времени распадаются, они могут излучать обнаруживаемый рентгеновский фотон. Около семи лет назад астрономы сообщили об обнаружении странной, слабой особенности рентгеновского спектрального излучения, исходящей от скоплений галактик, где преобладала темная материя. Они предположили, что эта особенность может быть сигнатурой стерильного нейтрино. В последующие годы было много попыток подтвердить обнаружение или приписать его инструментальным или другим неастрономическим эффектам, но с переменным успехом.

Астрономы CfA Эсра Бюльбюль и Франческа Чивано и их коллеги в настоящее время завершили обширное архивное исследование данных рентгеновской обсерватории Чандра в поисках этой неуловимой особенности. Они не нашли ничего, но их новый анализ, согласующийся с другими недавно опубликованными ограничениями, более сильно ограничивает возможный характер распада предполагаемого стерильного нейтрино в два раза при некоторых предположениях, но не может полностью исключить его.

Источник