|
Ограничения на распад темной материи
|
|
|
|
Темная материя, составляющая около 85% общей массы Вселенной, проявляет свое присутствие только через гравитацию, в отличие от обычной материи. Однако в новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, группа ученых под руководством Дэвида Дански из Нью-Йоркского университета предложила новый способ поиска этого неуловимого вещества. Их подход включает в себя поиск распада частиц темной материи на гравитоны: гипотетические частицы, которые, как считается, несут в себе саму силу гравитации.
|
|
|
|
Измеряя ее гравитационное влияние на наблюдаемую материю, астрономы определили, что темная материя отвечает за движение и расположение галактик. Хотя ее истинная природа ускользала от физиков на протяжении десятилетий, некоторые исследователи предполагают, что она может быть слегка нестабильной — ее составляющие частицы постепенно распадаются в течение космических временных масштабов.
|
|
|
|
В своем исследовании команда Дански изучила одну особенно странную возможность: что частицы темной материи могут распадаться на гравитоны. Подобно частицам темной материи, гравитоны сами по себе никогда не были обнаружены и, возможно, их практически невозможно уловить напрямую, поскольку гравитационное притяжение отдельных частиц крайне слабое.
|
|
|
|
Однако некоторые теории предсказывают, что гравитоны могут быть не совсем невидимыми. Благодаря известному процессу, называемому эффектом Герценштейна, гравитон, проходящий через магнитное поле, имеет небольшой шанс превратиться в фотон.
|
|
|
|
|
|
|
Команда Дански поняла, что лучшее место для этого — космические нити: обширная сеть нитевидных структур, соединяющих галактики по всей наблюдаемой Вселенной. Эти нити несут слабые, но широко распространенные магнитные поля, когерентно простирающиеся на миллионы световых лет, и вместе они занимают большую часть наблюдаемой Вселенной. Если бы темная материя распалась где-либо вдоль этих нитей, она могла бы дать начало слабому, устойчивому свечению гамма-лучей.
|
|
|
|
Ограничения в космических нитях
|
|
|
|
Чтобы проверить эту идею, исследователи сравнили свои предсказания с реальными данными: фоновым гамма-излучением, измеренным космическим телескопом Fermi-LAT по всему небу. Поскольку необъяснимого избытка обнаружено не было, они использовали отсутствие обнаружения для установления первых ограничений на скорость распада темной материи на гравитоны в огромном диапазоне возможных масс темной материи.
|
|
|
|
Примечательно, что сигнал будет исходить в основном от далеких межгалактических нитей, а не от переполненного центра нашей собственной галактики, куда обычно направляются инструменты большинства поисков темной материи. Важно отметить, что этот подход не требует какой-либо экзотической новой физики, помимо самой гипотезы распада гравитонов: этап преобразования света основан на уже существующих физических принципах.
|
|
|
|
В перспективе команда Дански надеется, что предлагаемый преемник телескопа «Ферми», усовершенствованный телескоп для изучения элементарных частиц в астрофизике, сможет уточнить эти ограничения в 10 раз. Если темная материя действительно распадается на гравитоны, их стратегия сканирования филаментов в конечном итоге может оказаться лучшим на сегодняшний день инструментом для улавливания свечения, которое она оставляет после себя.
|
|
|
|
Источник
|
