Согласно теории, в зонах, где плотность темной материи высока, например центр Млечного Пути, должен при распаде ее частиц выделяться избыток высокоэнергетического излучения. Это означает: либо они не распадаются, либо темная материя все-таки состоит из других, гораздо более легких частиц.
Природа темной материи - одна из великих неразгаданных тайн астрономии. Действительно, его гравитационное воздействие формирует Млечный Путь и почти все другие галактики. Но из каких частиц состоит эта невидимая форма материи, неизвестно. До сих пор даже не выяснено, могут ли быть частицы темной материи легкими, как стерильные нейтрино, гипотетические аксионы и "темные фотоны", или же они массивны, как WIMPs, долгое время считавшиеся фаворитами.
Где скрываются частицы темной материи?
Но все попытки обнаружить специальными детекторами частицы темной материи пока не увенчались успехом. Более того, некоторые предполагаемые аномалии в данных оказались ошибками измерения или фоновыми эффектами, как в случае с широко обсуждаемым сигналом в детекторе XENON1T. Поэтому до сих пор все эти измерения позволяли лишь определить, где частицы темной материи больше не могут скрываться - в конце концов, это тоже помогает еще больше сузить их природу.
Детекторы обсерватории LHAASO в Китае, специализирующиеся на изучении высокоэнергетических ливней космических частиц, не обнаружили избытка гамма-излучения от распадающейся темной материи Фото: © LHAASO Collaboration
Теперь дальнейшую локализацию частиц темной материи должна обеспечить обсерватория LHAASO в Китае. Массив антенн и телескопов площадью около 1 км² на юго-западе Китая специально разработан для измерения ливней частиц, образующихся в земной атмосфере при попадании в нее космических лучей. Эти каскады вторичных частиц возникают, когда гамма-лучи, энергичные фотоны и другие космические частицы ударяются об атомы газа в атмосфере.
Поиск гамма-лучей из сердца Млечного Пути
Именно поэтому обсерватория LHAASO подходит для обнаружения темной материи. Согласно существующей теории, ее частицы могут испускать высокоэнергетические гамма-лучи при распаде или столкновении друг с другом, аннигилируя и высвобождая энергию. В этом случае выделять измеримый избыток высокоэнергетического гамма-излучения должны были бы места, такие как центр Млечного Пути, где плотность темной материи особенно высока.
"Поэтому чрезвычайно энергетическое излучение предоставляет уникальную возможность для поиска ее тяжелых частиц с массой свыше 100 тераэлектронвольт".
Чжэнь Цао из Института физики высоких энергий, Пекин
Ученые использовали детекторы LHAASO для поиска вторичных частиц таких гамма-лучей в диапазоне энергий от 100 гигаэлектронвольт до одного петаэлектронвольт. Для этого они проанализировали данные за 570 дней для области неба в галактическом центре и четырех удаленных от него зон, которые были выбраны для сравнения.
Излишек не обнаружен
Но астрономы ничего не нашли: центр Млечного Пути содержал не больше частиц энергетических гамма-лучей, чем области, выбранные для сравнения.
"Соответственно, мы не можем найти существенных доказательств наличия сигнала темной материи".
Чжэнь Цао
Это еще больше сужает диапазон масс и энергий для ее тяжелых частиц - примерно в пять-десять раз точнее, чем предыдущие поиски.
Это означает, однако, что гипотетических тяжеловесов нет среди частиц темной материи. Следовательно, либо она состоит из гораздо более легких частиц, таких как аксионы или темные фотоны. Либо ее тяжелые частицы все-таки существуют, но у них чрезвычайно долгий срок жизни - многие миллиарды лет. В результате, после Большого взрыва распалось или погасло так мало темной материи, что ее частицы не оставили значительного радиационного следа.
Однако неясно, какое из возможных объяснений является верным. Поэтому природа темной материи и ее частиц пока остается неразгаданной тайной нашего космоса.
Источник:
Комментариев нет:
Отправить комментарий