Дослідники з Університету Токіо заявили про виявлення гамма-променів, що виникають в результаті анігіляції частинок темної матерії. У разі підтвердження це буде перший випадок, коли людство «побачило» таємничу субстанцію.
Прихована маса Всесвіту
Ще на початку 1930-х років астроном Фріц Цвіккі виявив аномалію в русі галактик, яку можна було пояснити тим, що їхня реальна маса набагато вища, ніж маса спостережуваної речовини. Це спонукало його зробити висновок про наявність якоїсь невидимої структури — темної матерії, що утримує галактики разом.
Майже через сто років після відкриття Цвіккі темна матерія значною мірою залишається загадкою. Досі вчені могли спостерігати її лише опосередковано, вивчаючи вплив на спостережувану матерію. Наприклад, через її здатність генерувати гравітацію, достатню для утримання галактик разом. Причина, по якій темну матерію не можна спостерігати безпосередньо, полягає в тому, що частинки, з яких вона складається, не взаємодіють з електромагнітним випромінюванням і не випромінюють його. Тобто темна матерія не поглинає, не відбиває і не випромінює світло.
Анігіляція темної матерії
Існує безліч гіпотез, що пояснюють природу темної матерії. Згідно з однією з найпопулярніших, вона складається з так званих вімпів (слабо взаємодіючих масивних частинок), які важчі за протони, але дуже мало взаємодіють з іншою матерією. Попри відсутність взаємодії, коли дві такі частинки стикаються, вони анігілюють одна одну і виділяють інші частинки, зокрема фотони гамма-випромінювання.
Протягом багатьох років вчені намагалися знайти ці конкретні гамма-промені, зосередивши увагу на областях, де, як вважається, темна матерія сконцентрована в найбільшій кількості. За словами професора Томонорі Тотані з факультету астрономії Токійського університету, йому нарешті вдалося вирішити це завдання. Проаналізувавши останні дані космічного телескопа Fermi, він знайшов гамма-промені, характеристики яких відповідають передбаченим.
«Ми виявили гамма-промені з енергією фотонів 20 гігаелектронвольт (або 20 мільярдів електронвольт, що є надзвичайно великою енергією), які поширюються у вигляді галоподібної структури в напрямку центру галактики Чумацький Шлях. Компонент гамма-випромінювання точно відповідає формі, очікуваній від гало темної матерії», — сказав Тотані.
Спостережуваний енергетичний спектр, або діапазон інтенсивності гамма-випромінювання, відповідає випромінюванню, передбаченому в результаті анігіляції гіпотетичних вімпів, маса яких приблизно в 500 разів перевищує масу протона. Частота анігіляції, оцінена за виміряною інтенсивністю гамма-випромінювання, також знаходиться в діапазоні теоретичних передбачень.
«Якщо це вірно, то, наскільки я знаю, це буде перший випадок, коли людство «побачить» темну матерію. І виявляється, що темна матерія — це нова частинка, не включена в поточну стандартну модель фізики частинок. Це означає значний прорив в астрономії та фізиці».
Хоча Тотані впевнений, що його вимірювання гамма-випромінювання виявляють частинки темної матерії, його результати повинні бути перевірені за допомогою незалежного аналізу іншими дослідниками. Навіть за наявності цього підтвердження вчені потребуватимуть додаткових доказів того, що це випромінювання дійсно є результатом анігіляції темної матерії, а не походить від будь-яких інших астрономічних явищ.
Додаткові докази зіткнень вімпів в інших місцях з високою концентрацією темної матерії підкріпили б ці початкові результати. Наприклад, виявлення гамма-випромінювання тієї ж енергії з карликових галактик в гало Чумацького Шляху підтвердило б результати дослідження.
За матеріалами UTokyo
