|
Новые ограничения для свойств темной материи
|
|
|
|
Команда, возглавляемая сотрудником Токийского столичного университета, добилась успехов в поиске темной материи, наблюдая галактики с помощью новой спектрографической технологии и телескопа Magellan Clay. Всего за 4 часа наблюдений точные измерения в инфракрасном диапазоне установили новые ограничения на время существования темной материи. Их результаты подчеркивают исключительную полезность их технологии и расширяют возможности поиска в менее изученных областях спектра.
|
|
|
|
За прошедшее столетие космологи столкнулись с очевидной непоследовательностью в том, что они видели во Вселенной. Например, наблюдения за вращением галактик показывают, что там гораздо больше массы, чем мы можем видеть. Физики называют эту “недостающую” массу “темной материей”. Что делает поиск темной материи феноменально трудным, так это тот факт, что мы не только не можем ее увидеть, но и не имеем четкого представления о том, что мы ищем.
|
|
|
|
Теперь исследователи начали использовать комбинацию моделей и самых современных наблюдений, чтобы ограничить свойства, которыми может обладать темная материя. В недавнем исследовании группа ученых из Японии во главе с доцентом Вэнь Инем из Токийского столичного университета использовала новый спектрографический метод для наблюдения света, приходящего из двух галактик, Leo V и Tucana II. Они использовали 6,5-метровый телескоп Magellan Clay в Чили для сбора света, приходящего на землю, уделяя пристальное внимание инфракрасной области спектра.
|
|
|
|
|
|
|
Команда сосредоточилась на многообещающем кандидате в темную материю, аксионоподобной частице (ALP), и рассмотрела, как она “распадается” и самопроизвольно испускает свет. Ведущие теоретические модели делают ближнюю инфракрасную часть спектра особенно перспективной для изучения. Однако инфракрасный диапазон также является перегруженной и запутанной частью электромагнитного спектра. Это связано с широким спектром источников шума и помех от других источников. Примерами могут служить зодиакальный свет, слабое рассеяние солнечного света межзвездной пылью и свет, излучаемый атмосферой, когда она нагревается солнцем. Чтобы обойти это, в своей предыдущей работе они предложили новый метод, который использует тот факт, что фоновое излучение имеет тенденцию охватывать более широкий диапазон длин волн, в то время как свет от определенного процесса распада более сильно искажается в узком диапазоне. Точно так же, как свет, отражающийся от призмы, становится тусклее по мере того, как различные цвета распределяются все тоньше и тоньше, явления затухания, ограниченные узким диапазоном, становятся все более резкими. Различные ультрасовременные инфракрасные спектрографы, такие как NIRSpec на космическом телескопе Джеймса Уэбба, WINERED на телескопе Магеллана Клэя и многие другие, могут быть использованы для реализации этого метода, эффективно превращая эти приборы в превосходные детекторы темной материи.
|
|
|
|
Благодаря высокоточной технологии команды (WINERED), они смогли учесть весь свет, который они обнаружили в ближнем инфракрасном диапазоне, со значительной статистической точностью. Тот факт, что распада обнаружено не было, был затем использован для установления верхней границы частоты этих событий распада или нижней границы времени жизни частиц ALP. Их новая нижняя граница в секундах равна 10 с 25-26 нулями после нее, что в десять-сто миллионов раз превышает возраст Вселенной.
|
|
|
|
Открытие важно не только потому, что это самый строгий предел времени существования темной материи. В работе используются передовые технологии инфракрасной космологии для решения проблем фундаментальной физики элементарных частиц. И хотя их выводы основаны на тщательном анализе данных, полученных на данный момент, есть намеки на аномалии или “эксцессы”, которые открывают заманчивую перспективу реального обнаружения темной материи с помощью дополнительных данных и анализа. Поиск недостающего фрагмента нашей Вселенной продолжается.
|
|
|
|
Источник
|
