|
Темная материя влияет на наше представление о Вселенной
|
|
|
|
Темная материя обладает двумя основными свойствами: она обладает массой, подобной массе обычной материи, и, в отличие от обычной материи, слабо реагирует на свет или не реагирует вовсе. Нейтрино удовлетворяют этим двум критериям, но движутся в пространстве почти со скоростью света, что делает их разновидностью горячей темной материи. Имеющиеся у нас наблюдения позволяют предположить, что темная материя холодная.
|
|
|
|
Нейтрино также недостаточно для описания всей темной материи, поэтому мы знаем, что темная материя не состоит из нейтрино. Ни одна другая известная частица не соответствует этим критериям, поэтому мы понятия не имеем, из чего может состоять темная материя. Обратимся к физикам-теоретикам.
|
|
|
|
Одна из наиболее популярных теоретических идей заключается в том, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Существуют различные версии WIMP, но основная идея заключается в том, что это частицы, которые слишком массивны, чтобы их можно было наблюдать на имеющихся у нас ускорителях элементарных частиц. Одним из следствий существования WIMP является то, что они — либо самопроизвольно, либо в результате взаимных взаимодействий — распадаются на менее массивные частицы, которые мы наблюдаем в настоящее время.
|
|
|
|
Из-за этого было проведено несколько исследований выбросов темной материи, таких как гамма-лучи. Идея заключается в том, что при столкновении темной материи может возникнуть каскад частиц высокой энергии и света. До сих пор доказательства этого были в лучшем случае слабыми и не достигли уровня четких доказательств. Если темная материя и взаимодействует, то не сильно и не испускает значительного количества света. Но недавнее исследование рассматривает частицы распада WIMP с другой стороны. Исследование опубликовано в журнале Physics Letters B.
|
|
|
|
|
|
|
Вместо того, чтобы непосредственно обнаруживать частицы с высокой энергией распада, авторы рассчитали, как фоновый свет будет взаимодействовать с этими частицами. Они обнаружили, что могут существовать взаимодействия, которые поддаются измерению и влияют на свет от далеких галактик.
|
|
|
|
Команда ученых рассчитала теоретические сечения рассеяния для двух случаев темной материи: в одном случае темная материя взаимодействует только гравитационно, а в другом - при столкновении частиц темной материи образуются вторичные частицы. Они обнаружили, что в первом случае фотоны с низкой энергией имеют тенденцию рассеиваться больше вперед, в то время как во втором случае фотоны чаще рассеиваются назад.
|
|
|
|
Это означает, что если темная материя обладает чисто гравитационным действием, то свет, проходящий через нее, в целом получит немного дополнительной энергии, что немного изменит ее цвет в синюю сторону. Если темная материя слабо взаимодействует, то свет, проходящий через нее, теряет немного энергии и выглядит чуть более красным.
|
|
|
|
Следует подчеркнуть, что этот эффект тонирования очень мал. Он слишком мал, чтобы учитывать альтернативные космологические модели, такие как "усталый свет". Но эффект может быть достаточно значительным, чтобы мы могли его наблюдать. Например, авторы сравнили свои модели с данными наблюдений центра галактики Млечный путь с помощью Ферми-ЛАТА.
|
|
|
|
Они обнаружили, что обе модели соответствуют имеющимся у нас данным наблюдений. Более точные наблюдения высокоэнергетических гамма-лучей из центра нашей галактики могут подтвердить или опровергнуть эту модель.
|
|
|
|
Темная материя остается глубокой загадкой космологии, поэтому полезно продолжать поиск новых идей. Возможно, открытие, к которому мы стремились, докажет, что мы смотрим на Вселенную сквозь розовые очки.
|
|
|
|
Источник
|
