Вважається, що сутність темної матерії полягає в її темряві. Щось притягує зорі й газові хмари, змушуючи їх змінювати траєкторію, проте, намагаючись виявити загадковий об’єкт, астрономи нічого не бачать. Отже, хоч би що це було, воно не випромінює й не поглинає світло. Ба більше, якби темна матерія могла взаємодіяти з випромінюванням, галактики навіть не сформувалися б: море фотонів, що заповнювало Всесвіт на ранніх стадіях його розвитку, бомбардувало б матерію й не давало б їй злипатися та утворювати більш-менш масивні об’єкти.
Можливо, антиматерію, яку спостерігають у центральній області Галактики, породила темна матерія
Утім, астрономи вже кілька років сперечаються про те, чи могла темна матерія надати енергію деяким незрозумілим джерелам випромінювання в космосі. Таке твердження спірне, оскільки опис кожного з цих джерел потребує різних наборів властивостей темних частинок. Проте нині дослідники знайшли переконливіше пояснення цього феномена. За словами дослідника Дугласа Фінкбайнера (Douglas Finkbeiner) із Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру, ця ідея все об’єднує й завдяки введенню однієї нової частинки може все пояснити.
Один із можливих механізмів випромінювання темної матерії — взаємодія з темною антиматерією, під час якої вони анігілюють і виникає спалах гамма-випромінювання. Десять років тому гамма-обсерваторія «Комптон» (CGRO) зареєструвала вдвічі інтенсивніше гамма-випромінювання, ніж очікувалося. Якщо припустити, що частинки темної матерії важать у 100 разів більше за протони, то анігіляція темної матерії могла б пояснити таку розбіжність.
СВІТІННЯ В ТЕМРЯВІ
Глибоко в центрі Галактики ви, можливо, змогли б буквально читати при світлі темної матерії. Минулого року Ігор Москаленко зі Стенфордського університету та Ларрі Вей (Larry Wei) зі Стенфордського центру лінійного прискорювача звернулися до концепції, за якою зоря може збирати на своєму шляху стільки темних частинок, що їхня анігіляція генеруватиме більше енергії, ніж ядерне горіння всередині самої зорі. Залишаючи зорю, це випромінювання перейде з гамма-діапазону у видимий та інфрачервоний діапазони спектра. Справді, у центрі Галактики спостерігаються неприродно яскраві зорі.
У 1970-х рр. астрономи реєстрували величезну кількість електрон-позитронних анігіляцій. Позитрони народжуються в багатьох процесах — від наднових до нейтронних зір, проте не в такій кількості, а їхні джерела зосереджуються ближче до галактичної площини, тоді як це випромінювання надійшло із зовнішніх областей. У 2003 р. одна з наукових груп припустила, що в цьому випадку позитрони виникли під час анігіляції темної матерії. Проблема лише в тому, що позитрони дуже легкі, і для обґрунтованості такого пояснення довелося б припустити, що маса частинок темної матерії має становити ~0,001 маси протона. Усе це не узгоджується з результатами обсерваторії «Комптон».
Фінкбайнер і Ніл Вайнер (Neal Weiner) з Нью-Йоркського університету можуть пояснити ці спостереження за допомогою даних про поведінку важких частинок. На конференції Американського астрономічного товариства Фінкбайнер припустив, що частинки можуть розсіюватися, перетворюючи частину своєї кінетичної енергії на внутрішню й у результаті випускаючи електрон і позитрон.
Кінетична енергія темних частинок у внутрішніх частинах Галактики збігається з кількістю енергії, потрібною для народження електрон-позитронної пари. Під час розсіяння частинки мають взаємодіяти через невідому силу, яка «вмикається», коли вони зближуються до відстані 10-14 м. Проліт із такою прицільною відстанню в 10 тис. разів імовірніший за пряме влучання, потрібне для анігіляції. Таке співвідношення ймовірностей може пояснити і результати CGRO, і кількість зареєстрованих позитронів. За словами Джонатана Фенга (Jonathan Feng) з Каліфорнійського університету, ця ідея найімовірніша з усіх запропонованих раніше.
Хоча потреба ввести новий тип взаємодії може здаватися невиправданою, дослідники стверджують, що поява нових частинок зазвичай спричиняє введення нових типів взаємодії. На думку Вайнера, реєстрація позитронів у центрі Галактики потребує певної додаткової динаміки в темному секторі. Імовірно, запропонована ними модель зможе пролити світло й на інші загадки астрофізики. Наприклад, можливо, саме таким є механізм підігрівання міжгалактичного газу. У будь-якому разі новий гамма-телескоп із великою робочою площею GLAST (Gamma-ray Large Area Telescope), який NASA планує запустити восени, багато чого прояснить. У міру того як дослідники дедалі більше дізнаватимуться про темну матерію та закони її існування, нові частинки отримуватимуть свої справжні назви, а сам термін «темна матерія», який поки що використовують лише через незнання її природи, з часом піде в небуття.
Джордж Массер
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):