|
Темная материя наполняет нас таинственным светом
|
|
|
|
Считается, что темная материя, неуловимая, но распространенная повсюду, составляет около 27% Вселенной, но до сих пор ни одна ее молекула не была обнаружена непосредственно. Она полностью невидима. Единственный способ обнаружить темную материю - это изучить гравитационное воздействие, которое она оказывает на барионную или видимую материю.
|
|
|
|
Ну... это, а также призрачное свечение, которое она, по-видимому, излучает.
|
|
|
|
Темная материя может быть не только в одной форме. Одна из гипотез предполагает, что часть ее существует в виде аксионных кварковых самородков (AQN), которые представляют собой сверхплотные объекты, состоящие из кварков и связанные с аксионами (все еще гипотетическими сверхлегкими частицами). AQN будут вести себя гравитационно подобно холодной темной материи — невидимой, медленно движущейся материи, которая, как считается, помогает формировать галактики. Но, в отличие от многих кандидатов в темную материю, AQN могут также оставлять заметные следы в виде электромагнитного излучения в диапазоне длин волн при взаимодействии с обычной материей. И если некоторые AQN состоят из антивещества, то эти столкновения будут еще более драматичными, вызывая события аннигиляции, которые преобразуют массу во вспышки света. В принципе, этот процесс может помочь объяснить необъяснимый избыток дальнего ультрафиолетового излучения в Млечном Пути.
|
|
|
|
|
|
|
Майкл Секачев (астрофизик из Калифорнийского университета в Беркли) хотел проверить, может ли AQNs антивещества объяснить ультрафиолетовое свечение, которое, как заметили ученые, остается после того, как были исключены все известные источники. Около десяти лет назад исследователь эволюции галактик НАСА (GALEX) использовал свой прибор дальнего ультрафиолетового излучения (FUV) для составления карты рассеянного фона FUV - слабого ультрафиолетового излучения, которое распространяется по небу и не исходит от отдельных, легко идентифицируемых источников. Считается, что в Млечном Пути большая часть этого свечения исходит от звездного света, который рассеивается межзвездной пылью. Но даже после учета совокупного света сотен миллиардов звезд галактики астрономы все равно обнаружили избыток ультрафиолетового излучения. Более поздние работы показали, что это дополнительное излучение света, вероятно, исходит из самого Млечного Пути, но его распределение позволяет предположить, что оно исходит не из какой-то случайной части галактики.
|
|
|
|
“[AQN] имеют массу, превышающую несколько граммов, и размер менее микрометра”, - написала группа исследователей (во главе с Секачевым) в исследовании, недавно опубликованном в журнале космологии и физики астрочастиц. “Они также помогли бы объяснить асимметрию вещества и антивещества и сходство между видимыми и темными компонентами Вселенной, [позволив исследователям рассчитать] электромагнитную сигнатуру FUV в [регионе], окружающем Солнечную систему, возникающую в результате взаимодействия между AQNS и барионами”.
|
|
|
|
Это еще более осложнялось тем фактом, что яркость наблюдений GALEX совпала с предыдущими наблюдениями, сделанными Dynamics Explorer (также работающим на базе NASA), который находился намного дальше от Земли. Это означало, что избыточное излучение FUV не могло исходить от земных тел или Солнечной системы. Еще более странным было открытие, что это излучение было распределено равномерно, в отличие от ультрафиолетового света, испускаемого звездами, который обычно не столь постоянен. Это превышение также не соответствовало галактическим долготам ярчайших звезд Млечного Пути, излучающих ультрафиолетовое излучение, что позволяет предположить, что это был не просто неразрешенный звездный свет. Наблюдения с помощью УФ-спектрографа Alice на борту New Horizons подтвердили этот вывод: в то время как примерно половина измеренной интенсивности ультрафиолетового излучения могла быть связана с известными источниками ультрафиолетового излучения, остальная часть оставалась необъяснимой.
|
|
|
|
Необычно плавное распределение свечения FUV навело Секачева на мысль о том, может ли оно быть вызвано аннигиляцией темной материи. Обнаружив, что несколько существующих моделей не соответствуют данным GALEX, он обратился к более раннему теоретическому исследованию, в котором описывался сложный, электрически нейтральный объект из темной антивещества, заряженные компоненты которого все еще могли взаимодействовать с обычной материей. Если такой объект существует, столкновение с видимой материей может спровоцировать аннигиляцию и появление некоторого количества необъяснимого света. Аксионные кварковые самородки - это один из объектов гипотетического класса, который соответствует этому описанию.
|
|
|
|
Секачев и его команда обратились к компьютерному моделированию, чтобы выяснить, сколько сверхвысокочастотного света излучали бы AQNS, если бы они учитывали распределение темной материи, которое уже было определено для определенных частей Млечного Пути. Результаты совпали с результатами исследований GALEX и New Horizons, на которых они основывали свои исследования. Команда также обнаружила, что ионизирующие фотоны, образующиеся при аннигиляции вещества и антивещества, могут помочь объяснить другие давние астрофизические загадки. “Недавние наблюдения с космического телескопа Джеймса Уэбба показывают, что ранние, слабые галактики являются активными производителями ионизирующих фотонов”, - сказал Секачев. “Может ли этого быть достаточно для объяснения результата JWST без существенных изменений [...], еще предстоит продемонстрировать”.
|
|
|
|
Темная материя может быть невидимой, но, если команда Секачева права, она не совсем бесшумна. Это призрачное свечение может оказаться ее визитной карточкой.
|
|
|
|
Источник
|
